专利名称：机床位置环热变形的补偿方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机床位置环热变形的补偿方法及装置。
背景技术：
目前在现有的各种高精度机床中，其位置环检测装置，包括固定部件、运动部件、 固设于固定部件上的光栅尺、固定于运动部件上的光栅尺读数头；使用时，由于环境温度变 化和零部件发热，运动部件会发生热变形，光栅尺读数头的位置会随之变化，从而导致其真 实的位置精度误差远高于机床出厂的位置精度标准，严重影响机床的实际工作精度，降低 了机床的性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种机床位置环热变形的补 偿方法及装置，它能大幅提高机床位置精度的稳定性，从而大幅提高机床的加工精度。为达到上述目的，本发明的机床位置环热变形的补偿方法，其特征在于包括以下 步骤在机床配套的固定部件和运动部件中的其中之一上设置补偿尺，补偿尺为热不敏感 金属材料，补偿尺的一端与该部件固联，另一端作为浮动端与该部件可相对移动；在未安装 补偿尺相配套的另一部件上固设光栅尺传感器中光栅尺或读数头中的任一元件；在补偿尺 的浮动端固设光栅尺传感器中的另一元件；
上述热不敏感金属材料为因瓦合金，其热膨胀系数为1. 6*10_6/C° ； 作为该方法的进一步改进，在补偿尺的浮动端和对应的部件之间还设置导轨副； 本发明的机床位置环热变形的补偿装置，包括配套的固定部件和运动部件，其特征在 于还包括设于其中一部件上的补偿尺，补偿尺为热不敏感金属材料，补偿尺的一端与该部 件固联，另一端为浮动端，与该部件可相对移动；在未安装补偿尺相配套的另一部件上还固 设有光栅尺传感器中光栅尺或读数头中的任一元件，在补偿尺的浮动端固设有光栅尺传感 器中的另一元件；
上述补偿尺材料为因瓦合金；
作为该装置的进一步改进，在补偿尺的浮动端和对应的部件之间还通过导轨副连接； 使用时，由热不敏感金属材料制成的补偿尺其热膨胀系数很低，其一端与一部件固联， 而另一端则与光栅尺或读数头固联，这样补偿尺的受热膨胀量与该部件相比可忽略，该部 件上与补偿尺对应的一段其热变形量和环境温度变化位移就被补偿尺给过滤掉了，补偿尺 可选择安装在固定部件和运动部件中热变形较大的一个部件上，从而保证光栅尺和读数头 位置的相对稳定，可大幅提高机床位置精度的稳定性，从而大幅提高机床的加工精度；在补 偿尺的浮动端和对应的部件之间还通过导轨副连接，当固定部件、运动部件和补偿尺在纵 平面内呈水平设置时，既可实现浮动端和对应的部件之间相对移动的灵活性，又能对补偿 尺提供支撑，避免其自重引起的变形。
图1为本发明机床位置环热变形的补偿装置实施例一的立体图。图2为本发明机床位置环热变形的补偿装置实施例二的主视图。图3为图2的A-A剖视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。实施例一
如图1所示，该实施例的机床位置环热变形的补偿装置，包括配套的固定部件1和运动 部件2、设于运动部件2上的补偿尺4 (运动部件2的热变形量较固定部件1更大)，补偿尺 4采用属于热不敏感金属材料的因瓦合金，其膨胀系数为热膨胀系数1.6*10_6/C°，补偿尺 4的一端与运动部件2通过螺钉固联，另一端为浮动端，与运动部件2可相对移动，并在其上 固设有光栅尺传感器的读数头5 ；在固定部件1还固设有光栅尺传感器的光栅尺3 ；
使用时，由于补偿尺4其热膨胀系数很低，即使对于跨度达5-6米的运动部件2，其热变 形也可以忽略，补偿尺4的一端与运动部件2固联，可将与运动部件2连接的下一个部件运 动(如铣头)尽量靠近此端，而另一端则与读数头5固联，这样补偿尺4的受热膨胀量与运动 部件2相比可忽略，运动部件2上与补偿尺4对应的一段其热变形量和环境温度变化位移 就被补偿尺4给过滤掉了，从而保证光栅尺3和读数头5位置的相对稳定，可大幅提高机床 位置精度的稳定性，从而大幅提高机床的加工精度；且补偿尺4采用属于热不敏感金属材 料，其强度高，也便于加工； 实施例二
如图2和图3所示，该实施例的机床位置环热变形的补偿装置，包括在纵平面内呈水平 配套设置的固定部件6和运动部件7、设于固定部件6上的补偿尺8 (此例中运动部件7的 热变形量较固定部件6更小)，补偿尺4采用属于热不敏感金属材料的因瓦合金，补偿尺8 的一端与固定部件6通过螺钉固联，另一端和固定部件6之间还通过导轨副11连接，与固 定部件6可沿导轨方向相对移动，并在补偿尺8上固设有光栅尺传感器的光栅尺9 ；在运动 部件7还固设有读数头10;
与实施例一相比，本实施例除了可以将固定部件6的热变形量和环境温度变化位移通 过补偿尺8过滤掉，从而保证光栅尺9和读数头10位置的相对稳定，可大幅提高机床位置 精度的稳定性，从而大幅提高机床的加工精度，且在补偿尺8的一端和固定部件6之间还通 过导轨副11连接，既可实现该端和固定部件6之间相对移动的灵活性，又能对补偿尺8提 供支撑，避免其自重引起的变形。本发明不限于上述实施方式，比如光栅尺也可装于运动部件上，读数头装于固定 部件上，但只要采用权利要求1或4所述的技术方案，均落入本发明的保护范围。本发明是来源于国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项中的《高速龙 门五轴加工中心(AC摆角)》课题(2009ZX04002-013)的研究成果。
权利要求
一种机床位置环热变形的补偿方法，其特征在于包括以下步骤在机床配套的固定部件和运动部件中的其中之一上设置补偿尺，补偿尺为热不敏感金属材料，补偿尺的一端与该部件固联，另一端作为浮动端与该部件可相对移动；在未安装补偿尺相配套的另一部件上固设光栅尺传感器中光栅尺或读数头中的任一元件；在补偿尺的浮动端固设光栅尺传感器中的另一元件。
2.如权利要求1所述的机床位置环热变形的补偿方法，其特征在于所述热不敏感金属 材料为因瓦合金。
3.如权利要求1或2所述的机床位置环热变形的补偿方法，其特征在于在补偿尺的浮 动端和对应的部件之间还设置导轨副。
4.一种机床位置环热变形的补偿装置，包括配套的固定部件和运动部件，其特征在于 还包括设于其中一部件上的补偿尺，补偿尺为热不敏感金属材料，补偿尺的一端与该部件 固联，另一端为浮动端，与该部件可相对移动；在未安装补偿尺相配套的另一部件上还固设 有光栅尺传感器中光栅尺和读数头中的任一元件，在补偿尺的浮动端固设有光栅尺传感器 中的另一元件。
5.如权利要求4所述的机床位置环热变形的补偿装置，其特征在于所述补偿尺材料为 因瓦合金。
6.如权利要求4或5所述的机床位置环热变形的补偿装置，其特征在于在补偿尺的浮 动端和对应的部件之间还通过导轨副连接。
全文摘要
本发明公开了一种机床位置环热变形的补偿方法及装置，其补偿方法包括以下步骤在机床配套的固定部件和运动部件中的其中之一上设置补偿尺，补偿尺为热不敏感金属材料，补偿尺的一端与该部件固联，另一端作为浮动端与该部件可相对移动；在未安装补偿尺相配套的另一部件上固设光栅尺传感器中光栅尺或读数头中的任一元件；在补偿尺的浮动端固设光栅尺传感器中的另一元件。本发明能大幅提高机床位置精度的稳定性，从而大幅提高机床的加工精度。
文档编号B23Q17/00GK101844318SQ20101018044
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者刘文化, 刘立新, 唐银春, 张定金, 徐中行, 徐德炜, 杨学玉, 王晓慧, 胥云, 赵元斌, 黄信友, 黑永平 申请人:四川长征机床集团有限公司