一种基于开放数控系统控制的精密直线二维双驱工作台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轻载小型机床精密、超精密加工技术领域，特指一种基于开放数控系统控制的精密直线二维双驱工作台。
【背景技术】
[0002]精密、超精密加工技术是高科技技术领域的基础，提高精密加工的精度已刻不容缓，随着用户对产品精密、品质等要求的逐渐提高，精密加工装备也越来越受到人们的重视。而工作台作为数控加工装备的控制对象和执行结构，其系统结构的创新设计和性能优化以及控制方法将直接影响装备的工作性能。
[0003]通过查阅相关文献可知，传统高精度进给驱动系统采用单“伺服电机+滚珠丝杠”的驱动方式，由于单电机驱动的结构刚度较低，使其重复定位精度不高，而且单丝杠驱动所需的丝杠较粗，转动惯量较大，因此其响应速度较慢，加工时往往很难保证轴驱动力准确作用于运动部件的重心，实际工况下长期不平衡负载会对机械装备的精度和寿命都产生较大影响。
[0004]鉴于上述问题，发明了一种其于Beckhoff控制的精密直线二维双驱工作台，即在x、z任意进给方向上均采用双“伺服电机+滚珠丝杠”的驱动形式，截至目前，双驱技术主要应用于大型龙门结构的重载机床，通过双丝杠结构提高机床载重、运行速度和使用寿命等，但在中小型精密、超精密加工机床中使用较少，而且通常采用一维单自由度方向上的进给，满足不了实际加工过程中多轴联动的精密加工要求，加工存在局限性。
[0005]专利申请号201110064524.3公开了一种双丝杠驱动机床的丝杠导轨驱动装置，是一种在一维空间方向使用了双导轨双丝杠的线性模组结构，它包括固定件和运动件，固定件上平行设置有两条导轨，两条导轨内侧平行设置有两条丝杠;运动件与丝杠螺纹连接采用单螺母，是典型的一维双驱工作台。由于该滑台结构只能完成一维空间内单个进给方向上的加工，加工范围和能力有限，无法完成二维空间两个自由度方向上精度加工的目标，且由于固定导轨布置结构，无法在各进给方向对于受力情况进行优化，降低了工作台整体的结构刚度。
[0006]专利申请号201310283739.3公开了一种超声扫描显微镜步进轴的双驱结构及双驱脉冲参数匹配的调整方法，该双驱结构包括左驱单元、右驱单元、前支撑梁、后支撑梁以及X向横梁，前支撑梁、后支撑梁分别在前侧和后侧对接左驱动单元与右驱动单元，X向横梁连接左驱动单元与右驱动单元。该结构是一种在一维空间内使用双驱技术的滑台，同样存在加工局限性，步进轴受步进电机自身性能的影响，可进一步提尚其控制精度。
[0007]专利申请号201110377972.9公开了一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法，该装置包括基台，位于预对准工位和曝光工位的工件台，在平衡质量块上预设4个Y向直线运动单元和2个X向直线运动单元，该装置仅在曝光工位利用Y向直线运动单元和X向直线运动单元构成双导轨双驱结构，并没有在X或Y向采用双驱技术，而且由于工件台与导轨采用耦合连接方式，在交换过程中工件台与驱动单元会存在短暂的分离，对工件台的定位精度造成影响。
【发明内容】
[0008]针对以上问题，本发明提供了一种基于开放数控系统控制的精密直线二维双驱工作台，其具有高精度、高刚度、无背隙、外观紧凑美观的特点，适用于中小型精密、超精密加工轻载机床。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0010]—种基于开放数控系统控制的精密直线二维双驱工作台，包括运动滑台、X进给方向线性模组、Z进给方向线性模组、基座与开放数控系统，运动滑台通过双螺母的法兰与滑块连接于X进给方向线性模组，X进给方向线性模组通过双螺母的法兰与滑块连接于Z进给方向线性模组，X进给方向线性模组与Z进给方向线性模组正交垂直设置，Z进给方向线性模组设于基座上，X进给方向线性模组与Z进给方向线性模组整体结构相同，均包括伺服电机、轴承端盖、电机支座、角接触轴承、光电传感器、绝对光栅尺、精密滚珠丝杠螺母副、直线导轨副、深沟球轴承、新型导轨座、限位开关、挡铁、联轴器，伺服电机与开放数控系统电连接。
[0011]进一步而言，所述X进给方向线性模组与Z进给方向线性模组平面内分别设有两个伺服电机，伺服电机通过电机支座固定于新型导轨座的一端，外部设有轴承端盖，新型导轨座上设有两条平行设置的导轨，导轨上设有精密滚珠丝杠，精密滚珠丝杠通过联轴器连接于伺服电机，光电传感器、绝对光栅尺、限位开关与挡铁分别设于新型导轨座侧面上。
[0012]进一步而言，所述新型导轨座包括轴承座与导轨座，轴承座与导轨座一体结构设置，轴承端盖通过螺钉轴承座联接，导轨通过螺钉固定在导轨座上，精密滚珠丝杠通过角接触轴承与深沟球轴承安装于轴承座上，联轴器采用无周向间隙的联轴器。
[0013]进一步而言，所述导轨上设有三个滚珠滑块，滚珠滑块上表面通过螺钉联接于运动滑台，滚珠滑块下表面通过滚珠联接于导轨。
[0014]进一步而言，所述导轨设于精密滚珠丝杠内侧，采用基准侧和从动侧方式安装，且无侧向锁紧机构。
[0015]进一步而言，所述光电传感器通过传感器支架固定于新型导轨座侧面靠近伺服电机端，限位开关设于新型导轨座侧面接近端的位置，挡铁设于新型导轨座的轴承座侧面。
[0016]进一步而言，所述运动滑台与X进给方向线性模组的新型导轨座上分别设有二块耳板，运动滑台上的二块耳板设于运动滑台辅对角线上，X进给方向线性模组的新型导轨座上的二块耳板设于新型导轨座侧面靠近伺服电机的侧边，一侧采用竖直设置，另一侧采用水平设置。
[0017]本发明有益效果:
[0018]1.通过二维双驱“伺服电机+滚珠丝杠”驱动方式，实现了 X、Z两个进给方向上的高精度和高刚度，满足多轴联动的加工要求，能消除由于作用力不在一维滑台中性面上而产生的扭转力矩的影响，为提高工作台精度提供硬件基础；
[0019]2.通过将导轨座与轴承座一体结构设计，组成新型导轨座，导轨座作为加工基准，一次装夹加工成型，保证X、Z进给方向线性模组上两条丝杠的平行度和两端对应轴承座孔的同轴度，以减少装配误差和振动误差，提高了系统整个架构的刚度；
[0020]3.通过采用双螺母的法兰以及无周向间隙的联轴器可以有效消除进给系统中的反向误差；
[0021]4.通过采用绝对光栅尺，能预测双滚珠丝杠的各自位移以及它们之间的位移差值，同时也可预测力及力的差值、速度等引起的变形量；
[0022]5.通过采用开放数控系统，可以在任意轴向位置设置偏差插补点和补偿，加之用力与速度的变形的预测值补偿，系统精度可达到7um之内。
【附图说明】
[0023]图1是本发明整体结构图；
[0024]图2是Z进给方向线性模组结构图；
[0025]图3是本发明系统控制结构图；
[0026]图4是X进给方向线性模组的俯视图；
[0027I图5是新型导轨座的结构示意图。
[0028]1、伺服电机;2、轴承端盖;3、电机支座;4、角接触轴承;5、光电传感器;6、绝对光栅尺;7、精密滚珠丝杠螺母副;8、直线导轨副；9、深沟球轴承；10、新型导轨座；11、限位开关；12、挡铁;13、联轴器;20、运动滑台。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0030]如图1至图5所示，本发明所述一种基于开放数控系统控制的精密直线二维双驱工作台，包括运动滑台20、X进给方向线性模组、Z进给方向线性模组、基座与开放数控系统，运动滑台20通过双螺母的法兰与滑块连接于X进给方向线性模组，X进给方向线性模组通过双螺母的法兰与滑块连接于Z进给方向线性模组，X进给方向线性模组与Z进给方向线性模组正交垂直设置，Z进给方向线性模组设于基座上，X进给方向线性模组与Z进给方向线性模组整体结构相同，均包括伺服电机1、轴承端盖2、电机支座3、角接触轴承4、光电传感器5、绝对光栅尺6、精密滚珠丝杠螺母副7、直线导轨副8、深沟球轴承9、新型导轨座10、限位开关11、挡铁12、联轴器13，伺服电机I与开放数控系统电连接。
[0031]以上所述构成本发明基本结构。