磨床主轴轴向热误差检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机床误差补偿技术领域，尤其涉及一种磨床主轴轴向热误差检测
目.0
【背景技术】
[0002]目前，提高机床加工精度的主要途径和比较经济的方法是在主轴上安装光栅尺，通过闭环控制来补偿由于丝杠等元件造成的误差。但是由于光栅尺反馈的信息只是丝杠以内(包括丝杠变化)部分的变化，对主轴以及主轴所带刀具等不能做闭环处理，所以并不是完全严格意义上的闭环控制。在工件加工过程中，由于主轴的高速旋转和由此产生的热量会导致主轴本身的热膨胀，由此造成的误差，目前闭环控制是不能得到补偿的。
[0003]CNC工作主机使用主轴作切削(磨床也是一样的道理)动作时，主轴运转时的膨胀伸长会造成表面切削精度变化，主要原因有二:运转时随着转速的升高而引起的离心力影响，会使刀把向下伸长，另一个原因则为运转时温度上升引起的热膨胀。总之，主轴运转的伸长量是由离心力的影响加上温度的时间差所造成的。在现场实际切削加工时，不同的刀把及不同的转速所引起的离心力不同，主轴伸长量也因此而不同；同时，当刀具接触到工件时，不同的切削力会相对抵消离心力影响。过去有人尝试使用温度传感器或应用温度场计算主轴温度与变化量之间的关系，做主轴伸长量补偿，取得了一定效果，但无法切实掌握问题的本质，原因就在于主轴的伸长量不是一个常数，含有相对因素(实际使用环境等)在内。
【发明内容】
[0004]本实用新型就是针对上述问题，提供一种测量准确、使用方便的磨床主轴轴向热误差检测装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括横向滑道，其结构要点横向滑道一端与机床Y轴上端相连，机床Y轴下端设置在机床Y轴轨道上；横向滑道另一端与向前侧倾斜的支架上端相连，支架下端与横向直线步进电机的后端相连，直线步进电机的前端驱动输出端与电涡流传感器相连；所述机床Y轴上设置有可上下移动的机床Z轴，机床Z轴的前端与机床加工主轴的后端相连，机床加工主轴的前端设置有竖向砂轮；所述电涡流传感器置于机床加工主轴的上方、竖向砂轮的后方。
[0006]作为一种优选方案，本实用新型所述横向滑道另一端通过转向锁紧机构与向前侧倾斜的支架上端相连。
[0007]作为另一种优选方案，本实用新型所述转向锁紧机构包括嵌入到滑道中可在滑道中滑动转动的转向球，转向球与所述支架上端相连；横向滑道外端与竖向连接件上端固定，竖向连接件下端设置有横向插杆，横向插杆外端设置有外螺纹；所述支架上相应于所述横向插杆设置有插孔；插孔为多个，沿支架长度方向布置。
[0008]作为另一种优选方案，本实用新型所述直线步进电机的前端驱动输出端通过竖向连接片的下横孔与竖向连接片相连，竖向连接片上端通过竖向连接片的上横孔与所述电涡流传感器相连。
[0009]作为另一种优选方案，本实用新型所述电涡流传感器的检测信号输出端口与信号转换电路的检测信号输入端口相连，信号转换电路的检测信号输出端口与CPU的检测信号输入端口相连，CPU的键盘信号输入端口与键盘的键盘信号输出端口相连，CPU的显示信号输出端口与显示器的显示信号输入端口相连，CPU的电机驱动信号输出端口与直线步进电机驱动器的驱动信号输入端口相连，CPU的通讯端口与上位机的通讯端口相连。
[0010]作为另一种优选方案，本实用新型所述信号转换电路包括LM324芯片，LM324芯片的I脚分别与CPU的检测信号输入端口、第一电阻一端相连，第一电阻另一端分别与LM324芯片的3脚、第二电阻一端相连，第二电阻另一端分别与第一电容、信号转换电路的检测信号输入端口相连，第一电容另一端分别与LM324芯片的2脚、第三电阻一端相连，第三电阻另一端分别与第四电阻一端、第二电容一端相连，第二电容另一端与LM324芯片的4脚相连，第四电阻另一端与检测信号输入端口相连。
[0011]作为另一种优选方案，本实用新型所述直线步进电机驱动器采用光耦驱动器。
[0012]作为另一种优选方案，本实用新型所述CPU的通讯端口与CNC系统的通讯端口相连。
[0013]其次，本实用新型所述直线步进电机的步长为0.001524mm，尺寸为68 X 35mm，重量为162g，推力为12kg。
[0014]另外，本实用新型所述机床Y轴轨道侧方下端设置有光栅尺。
[0015]本实用新型有益效果。
[0016]本实用新型基于实际使用环境，不考虑造成主轴变化的原因，只从主轴变化量入手考虑。测得主轴在加工工件过程中的实时变化量，电涡流传感器送出由于温度变化造成的，且与磨床主轴轴向长度变化呈线性关系的信号；为实时补偿提供检测数据，对温度变化造成的主轴变化做到补偿控制，提高机床加工精度。
[0017]本实用新型提供一种磨床主轴轴向热误差检测装置的硬件基础。
[0018]本实用新型电涡流传感器位置调节通过横向滑道、支架、直线步进电机实现，可以高精度的调整传感器与磨床主轴被测部位间的距离，通过直线步进电机实现_或μπι级的距离调整。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0020]图1是本实用新型的结构示意图。
[0021]图2是图1中的1-1部位放大图。
[0022]图3是图2中的2-2部位放大图。
[0023]图4是本实用新型滑道和转向锁紧机构部分结构示意图。
[0024]图5是图4中的3-3剖视图。
[0025]图6是图4中的4-4部位放大图。
[0026]图7是本实用新型电路原理框图。
[0027]图中:1.机床Y轴轨道；2.机床Y轴；3.机床Z轴；4.机床加工主轴；5.砂轮；6.电源和信号线；7.电涡流传感器；8.连接片；9.直线步进电机；10.支架；11.滑道；12.转向锁紧机构；13.直线步进电机电源和控制线；14.控制器；15.光栅尺；16.机床X轴轨道；17.加工件夹具；18.X轴；19.控制器CPU (8051)；20.显示器；21.键盘；22.来自涡流传感器的信号线；23.直线步进电机驱动器；24.信号转换电路；25.转向球；26.通孔；27.外螺纹。
【具体实施方式】
[0028]如图所示，本实用新型包括横向滑道，其结构要点横向滑道一端与机床Y轴上端相连，机床Y轴下端设置在机床Y轴轨道上；横向滑道另一端与向前侧倾斜的支架上端相连，支架下端与横向直线步进电机的后端相连，直线步进电机的前端驱动输出端与电涡流传感器相连；所述机床Y轴上设置有可上下移动的机床Z轴，机床Z轴的前端与机床加工主轴的后端相连，机床加工主轴的前端设置有竖向砂轮；所述电涡流传感器置于机床加工主轴的上方、竖向砂轮的后方。
[0029]所述横向滑道另一端通过转向锁紧机构与向前侧倾斜的支架上端相连。
[0030]所述转向锁紧机构包括嵌入到滑道中可在滑道中滑动转动的转向球，转向球与所述支架上端相连；横向滑道外端与竖向连接件上端固定，竖向连接件下端设置有横向插杆，横向插杆外端设置有外螺纹；所述支架上相应于所述横向插杆设置有插孔；插孔为多个，沿支架长度方向布置。设置多个插孔便于电涡流传感器位置的调整。
[0031]所述横向插杆可以穿过插孔，用螺母将支架与滑道固定在一起。这样就构成了一个三角形结构，保持支架固定。
[0032]所述直线步进电机的前端驱动输出端通过竖向连接片的下横孔与竖向连接片相连，竖向连接片上端通过竖向连接片的上横孔与所述电祸流传感器相连。
[0033]所述电涡流传感器的检测信号输出端口与信号转换电路的检测信号输入端口相连，信号转换电路的检测信号输出端口与CPU的检测信号输入端口相连，CPU的键盘信号输入端口与键盘的键盘信号输出端口相连，CPU的显示信号输出端口与显示器的显示信号输入端口相连，CPU的电机驱动信号输出端口与直线步进电机驱动器的驱动信号输入端口相连，CPU的通讯端口与上位