一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床的制作方法

本实用新型涉及落地镗床技术领域，具体涉及一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床。

背景技术：

落地镗床由于x轴加工行程较长，采用了齿轮齿条的传动机构，对于x轴运动的位置控制，通常采用半闭环控制和全闭环控制两种方式。半闭环控制即采用x轴的伺服驱动系统自带的旋转编码器来反馈x轴运行的位置信息，而由于齿轮齿条传动机构本身的制造和装配误差较大，这种半闭环控制控制方式实现的x轴运动的位置精度较低，机床只适用于低端粗加工场合，并不适合于落地镗床的高精度的控制要求。

现有的落地镗床为了提高x轴在安装了光栅尺装置后的加工精度，通常采取了两种方法：一种是选用了材质具有较低热膨胀系数的光栅尺，如用玻璃光栅尺取代钢质光栅尺；另一种是对工厂进行恒温控制，来尽量控制工厂内的环境温度变化范围，以减少光栅尺自身的热伸长变形。

但是玻璃光栅尺的材质虽然比钢质光栅尺材质的热膨胀系数小了三分之一，但在受到环境温度变化影响时，仍然会有较大的热伸长变形，以德国海德汉光栅尺为例，10米测量行程的玻璃光栅尺，当其自身受到环境温度变化影响造成升温2度时，所产生的热伸长变形误差为0.16mm，该误差量对落地镗床的x轴运动的位置精度会产生严重影响；

对工厂进行恒温控制，确实能有效地抑制光栅尺自身产生热伸长变形，但是工厂的恒温控制需要花费巨额费用多工厂基建进行改造，并且恒温控制对于电量消耗很大，能源费用昂贵，因而国内绝大多数工厂难以做到恒温控制，甚至没有温控条件，只有少数要求高的工厂装备了空调控温。但是一般的空调控温，通常工厂内的一天内的温度变化仍然有5~6度的波动，还是会造成光栅尺自身的热伸长变形。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，克服了现有技术的不足，具有x轴向加工精度高的特点，并且能够智能地实时补偿x轴的位置误差。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，包括机床底座，所述机床底座上方活动连接有三轴位移组件，所述机床底座上表面一端固定安装有伺服驱动系统，所述伺服驱动系统的驱动端与三轴位移组件相连接，所述机床底座侧表面上固定安装有光栅尺装置，所述光栅尺装置下方均匀设置有若干温度传感器，所述温度传感器固定安装在机床底座的侧表面上；

所述光栅尺装置与机床cnc系统信号连接，所述温度传感器与温度采集模块信号连接，所述温度采集模块与光栅尺热伸长补偿控制模块信号连接，所述光栅尺热伸长补偿控制模块通过太网通信与机床cnc系统信号连接，所述机床cnc系统与伺服驱动系统电性连接。

优选地，所述三轴位移组件包括x轴位移台，所述x轴位移台滑动连接在机床底座的上表面，所述所述伺服驱动系统的驱动端与x轴位移台相连接，所述x轴位移台侧表面上开设有y轴滑动槽，所述y轴滑动槽外表面活动连接有y轴位移台，所述y轴位移台内活动连接有z轴调节杆，所述z轴调节杆的端部固定安装有刀头组件。

优选地，所述温度采集模块通过标准modbus通讯协议与光栅尺热伸长补偿控制模块信号连接。

本实用新型提供了一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床。具备以下有益效果：

本技术：
的落地镗床通过温度传感器实时检测光栅尺装置附近的环境温度，并同时通过与机床cnc系统的以太网通信获取x轴的实时位置信号，由光栅尺热伸长补偿控制模块结合x轴的实时位置信号和温度数信号，计算得到前x轴位置对应的光栅尺热伸长补偿量，并将补偿指令传送至机床cnc系统，机床cnc系统通过控制伺服驱动系统来驱动x轴进给运动作实现对补偿，因而具有x轴向加工精度高的特点，并且能够智能地实时补偿x轴的位置误差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1本实用新型的结构示意图；

图2本实用新型的架构框图；

图3本实用新型中三轴位移组件的结构示意图；

图中标号说明：

1、机床底座；2、三轴位移组件；3、伺服驱动系统；4、光栅尺装置；5、温度传感器；6、机床cnc系统；7、温度采集模块；8、光栅尺热伸长补偿控制模块；21、x轴位移台；22、y轴滑动槽；23、y轴位移台；24、z轴调节杆；25、刀头组件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，包括机床底座1，所述机床底座1上方活动连接有三轴位移组件2，所述机床底座1上表面一端固定安装有伺服驱动系统3，所述伺服驱动系统3的驱动端与三轴位移组件2相连接，所述机床底座1侧表面上固定安装有光栅尺装置4，所述光栅尺装置4下方均匀设置有若干温度传感器5，所述温度传感器5固定安装在机床底座1的侧表面上；

所述光栅尺装置4与机床cnc系统6信号连接，所述温度传感器5与温度采集模块7信号连接，所述温度采集模块7与光栅尺热伸长补偿控制模块8信号连接，所述光栅尺热伸长补偿控制模块8通过太网通信与机床cnc系统6信号连接，所述机床cnc系统6与伺服驱动系统3电性连接。

在本实施例中，通过温度传感器5实时检测光栅尺装置4附近的环境温度，并将温度信号实时传输给温度采集模块7，温度采集模块7再通过标准modbus通讯协议将采集的温度信息传送到光栅尺热伸长补偿控制模块8，同时通过光栅尺装置实时的将三轴位移组件2的x轴进给运动的位置信息实时反馈给机床cnc系统6，实现对落地镗床的全闭环控制；实现对落地镗床的全闭环控制。而光栅尺热伸长补偿控制模块8在通过以太网通信与机床cnc系统6联机，使其在采集温度信号的同时从cnc系统获取三轴位移组件2的x轴的位置信息，在将温度数据和位置信息综合后，计算出当前x轴位置对应的光栅尺热伸长补偿量后，再同样通过以太网通信将补偿量指令传送至cnc系统6；由机床cnc系统6获取到补偿量指令后，控制伺服驱动系统3来驱动三轴位移组件2的x轴进给运动作。

在本实施例中，所述三轴位移组件2包括x轴位移台21，所述x轴位移台21滑动连接在机床底座1的上表面，所述所述伺服驱动系统3的驱动端与x轴位移台21相连接，所述x轴位移台21侧表面上开设有y轴滑动槽22，所述y轴滑动槽22外表面活动连接有y轴位移台23，所述y轴位移台23内活动连接有z轴调节杆24，所述z轴调节杆24的端部固定安装有刀头组件25。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，其特征在于：包括机床底座（1），所述机床底座（1）上方活动连接有三轴位移组件（2），所述机床底座（1）上表面一端固定安装有伺服驱动系统（3），所述伺服驱动系统（3）的驱动端与三轴位移组件（2）相连接，所述机床底座（1）侧表面上固定安装有光栅尺装置（4），所述光栅尺装置（4）下方均匀设置有若干温度传感器（5），所述温度传感器（5）固定安装在机床底座（1）的侧表面上；

所述光栅尺装置（4）与机床cnc系统（6）信号连接，所述温度传感器（5）与温度采集模块（7）信号连接，所述温度采集模块（7）与光栅尺热伸长补偿控制模块（8）信号连接，所述光栅尺热伸长补偿控制模块（8）通过太网通信与机床cnc系统（6）信号连接，所述机床cnc系统（6）与伺服驱动系统（3）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，其特征在于：所述三轴位移组件（2）包括x轴位移台（21），所述x轴位移台（21）滑动连接在机床底座（1）的上表面，所述伺服驱动系统（3）的驱动端与x轴位移台（21）相连接，所述x轴位移台（21）侧表面上开设有y轴滑动槽（22），所述y轴滑动槽（22）外表面活动连接有y轴位移台（23），所述y轴位移台（23）内活动连接有z轴调节杆（24），所述z轴调节杆（24）的端部固定安装有刀头组件（25）。

3.根据权利要求1所述的一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，其特征在于：所述温度采集模块（7）通过标准modbus通讯协议与光栅尺热伸长补偿控制模块（8）信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，其特征在于：所述温度传感器（5）等间隔设置在靠近光栅尺装置（4）的位置。

技术总结
一种带光栅尺热伸长补偿的落地镗床，包括机床底座，机床底座上方活动连接有三轴位移组件，机床底座上表面一端固定安装有伺服驱动系统，伺服驱动系统的驱动端与三轴位移组件相连接，机床底座侧表面上固定安装有光栅尺装置，光栅尺装置下方均匀设置有若干温度传感器，温度传感器固定安装在机床底座的侧表面上；光栅尺装置与机床CNC系统信号连接，温度传感器与温度采集模块信号连接，温度采集模块与光栅尺热伸长补偿控制模块信号连接，光栅尺热伸长补偿控制模块通过太网通信与机床CNC系统信号连接，机床CNC系统与伺服驱动系统电性连接。本实用新型克服了现有技术的不足，具有X轴向加工精度高的特点，并且能够智能地实时补偿X轴的位置误差。

技术研发人员：姚晓栋
受保护的技术使用者：上海睿涛信息科技有限公司
技术研发日：2020.10.29
技术公布日：2021.06.15