一种数控机床主轴热伸长多维度检测装置的制作方法

本发明涉及一种数控机床主轴热伸长多维度检测装置，属于热误差检测设备技术领域。

背景技术：

数控机床在制造加工行业中占据主要的地位,加工精度是衡量数控机床工作性能的重要指标。影响机床加工精度最大误差源是由外部环境和内部热源产生的，而主轴作为数控机床核心部件在高速旋转时产生热量较多，从而导致主轴热伸长的产生。若温度过高导致主轴升热急剧，主轴热伸长变形严重，导致机床精度下降，影响工作效率，造成严重的经济损失。目前，数控机床实际加工环境复杂，主轴热伸长检测装置安装不便，在检测装置方面较单一化，检测过程中调节位置及标定传感器增加了测试时间，缺乏更智能与系统的机械结构。

本发明目的在于解决存在现有技术问题，设计一种既能保证加工精度又能多维度检测装置，该装置特别在多维度多方位检测不同数控机床主轴热伸长具有了一定的实用性和必要性。

上述装置可以实现多维度对主轴热伸长进行检测，适用于不同类型数控机床，其结构可以更好保证检测精度，实现快速标定与调节方位。检测装置将采集数据传入数控系统中，实现检测与补偿闭环控制，本发明检测装置的维护成本非常低，可用于工程实践、教学、科研等领域。

技术实现要素：

针对现有技术对主轴热伸长检测装置不足，本发明提出了一种数控机床主轴热伸长多维度检测装置，能够有效的多维度多方位检测不同类型数控机床，应用范围广泛，具有良好的实用性与经济效益。

本发明采用的技术方案为一种数控机床主轴热伸长多维度检测装置，该测试装置包括三部分，检测装置、推力装置、分度位移装置；检测装置包括万向转头(1)、检测臂(2)、活动盖板(3)和非接触式位移传感器(4)；推力装置包括上端盖(5)、推力滑杆(6)、铝型材摆臂(7)、滑动活塞(8)、下端盖(9)、气缸杆(10)、推力气缸(11)、摆臂接头(12)、第一类圆柱头内六角螺钉(13)、摇臂座(14)、普通平键(15)、第二类圆柱头内六角螺钉(16)和限位块(17)；分度位移装置包括底座箱(18)、直齿齿条(19)、直齿齿轮(20)、活塞式气缸(21)、第三类圆柱头内六角螺钉(22)、气缸杆(23)、固定拉板(24)、后端盖(25)、第四类圆柱头内六角螺钉(26)、角接触球轴承(27)、挡圈(28)、转轴(29)、普通平键(30)、油嘴(31)、滑块(32)和直线导轨(33)；

检测装置中，将万向转头(1)通过螺纹配合至检测臂(2)中，可调节万向转头(1)的方向，非接触式位移传感器(4)固定于万向转头(1)中，非接触式位移传感器(4)一侧设有槽口，非接触式位移传感器(4)的连接线便于固定引出槽口，活动盖板(3)与检测臂(2)通过螺纹连接配合，活动盖板(3)的下方设有三个开口孔与推力滑杆(6)连接；

推力装置中，上端盖(5)与铝型材摆臂(7)的上方螺纹配合连接；上端盖(5)设有三个通孔，通过三个通孔将推力滑杆(6)穿出并与检测装置中活动盖板(3)孔相配合，滑动活塞(8)与推力滑杆(6)相配合，下端盖(9)与铝型材摆臂(7)下方固定配合连接，气缸杆(10)与滑动活塞(8)固定配合，将气缸杆(10)安装于推力气缸(11)中；设置气缸行程，滑动活塞(8)在铝型材摆臂(7)中能够进行滑动伸缩，推力气缸(11)安装固定于摆臂接头(12)中，摆臂接头(12)通过第一类圆柱头内六角螺钉(13)连接至摇臂座(14)中，与摆臂接头(12)配合固定，摇臂座(14)通过转轴(29)与普通平键(15)固定从而转动整个检测装置，摇臂座(14)通过第二类圆柱头内六角螺钉(16)固定限位块(17)于底座箱(18)上，限制检测装置旋转角度；

分度位移装置中，分度装置由直齿齿条(19)与直齿齿轮(20)机械配合，第三类圆柱头内六角螺钉(22)将活塞式气缸(21)固定于底座箱(18)上，气缸杆(23)安装于活塞式气缸(21)中，配置其行程，用固定螺母连接到固定拉板(24)上，与直齿齿条(19)相配合固定，活塞式气缸(21)带动直齿齿条(19)与直齿齿轮(20)旋转，后端盖(25)与第四类圆柱头内六角螺钉(26)配合固定于底座箱(18)后侧，四个角接触球轴承(27)与四个挡圈(28)分别套在转轴(29)上，普通平键(30)安装到转轴(29)键槽中，转轴(29)带动直齿齿轮(20)旋转实现分度；

位移装置中，油嘴(31)与滑块(32)通过螺纹连接安装在底座箱(18)上，与直线导轨(33)配合水平滑动，整体装置放置在机床指定位置上检测主轴热伸长。

非接触式位移传感器(4)采用CWY-DO-TR系列电涡流传感器测量数控机床主轴热伸长量，滑动活塞(8)采用橡胶材质。

数控机床主轴热伸长多维度检测装置固定在数控机床指定位置上，通过检测装置将非接触式位移传感器(4)对准数控机床主轴(34)，保证检测精度，进行标定后与数控系统(35)相连接，实现动态检测主轴热伸长量；通过推力装置实现调节纵向位移，推力滑杆(6)推动检测装置纵向伸缩到达所需测量位置；分度位移装置实现变角度转向，活塞式气缸(21)推动直齿齿条(19)与直齿齿轮(20)实现检测装置与推力装置变角度旋转，通过直线导轨(33)固定到机床上，实现整个装置滑动调节并到达指定位置检测。

附图说明

图1为数控机床主轴热伸长多维度检测装置结构示意图；

图2为数控机床主轴热伸长多维度检测装置三维结构示意图；

图3为数控机床主轴热伸长多维度检测装置二维结构侧视图；

图4为数控机床主轴热伸长多维度检测装置二维结构主视图；

图5为数控机床主轴热伸长多维度检测装置三维结构俯视图；

图6为数控机床主轴热伸长多维度检测装置检测示意图。

图中：1、万向转头，2、检测臂，3、活动盖板，4、非接触式位移传感器，5、上端盖，6、推力滑杆，7、铝型材摆臂，8、滑动活塞，9、下端盖，10、气缸杆，11、推力气缸，12、摆臂接头，13、第一类圆柱头内六角螺钉，14、摇臂座，15、普通平键，16、第二类圆柱头内六角螺钉，17、限位块，18、底座箱，19、直齿齿条，20、直齿齿轮，21、活塞式气缸，22、第三类圆柱头内六角螺钉，23、气缸杆，24、固定拉板，25、后端盖，26、第四类圆柱头内六角螺钉，27、角接触球轴承，28、挡圈，29、转轴，30、普通平键，31、油嘴，32、滑块，33、直线导轨，34、数控机床主轴，35、数控系统。

具体实施方式

一种数控机床主轴热伸长多维度检测装置具体实施方式，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-6所示，通过检测装置多维度动态检测数控机床主轴(34)热伸长变形量，反馈给数控系统(35)，通过温度补偿功能实现主轴热伸长检测与补偿闭环控制；

第一步，数控机床主轴热伸长多维度检测装置安装；

分度位移装置安装，直线导轨(33)安装到数控机床中，将底座箱(18)固定到滑块(32)上，带动底座箱(18)实现水平移动；转轴(29)放置于底座箱(18)中带动直齿齿轮(20)旋转，连接检测装置中摇臂座(14)实现分度调节，检测装置分度原理，通过直齿齿条(19)与直齿齿轮(20)机械配合，活塞式气缸(21)中气缸杆(23)推动固定拉板(24)，拉动直齿齿条(19)带动直齿齿轮(20)顺时针或逆时针旋转；通过分度调节便于不同工况下对准主轴位置与检测；

推力装置安装，将摆臂接头(12)安装到摇臂座(14)中，摆臂接头(12)中放置推力气缸(11)；通过推力气缸(11)连接滑动活塞(8)推动三根推力滑杆(6)纵向伸缩，调节不同位置高度来检测主轴；

检测装置安装，将万向转头(1)螺纹配合至检测臂(2)中，调节万向转头(1)的方向，将非接触式位移传感器(4)固定在万向转头(1)中，用螺母将其两头固定，设有槽口，将非接触式位移传感器(4)的连接线由此引出连接到数控系统(35)中；活动盖板(3)与检测臂(2)螺纹连接配合，下方有三个开口孔与推力滑杆(6)连接；将检测装置对准数控机床主轴(34)来检测；

整体安装，将检测装置安装到推力装置上，并安装到分度位移装置上，固定于机床检测位置；

第二步，数控机床主轴热伸长多维度检测装置检测；

检测装置中非接触位移传感器到达检测位置，实现闭环控制，通过检测装置中非接触式位移传感器检测主轴热伸长变形位移量，将采集到的信号反馈给数控系统，通过数控系统中PLC模拟输入模块进行采集，将模拟信号转化数字信号反馈给数控系统，数控系统根据本发明主轴热伸长多维度检测装置采集的位移值转化成补偿值，控制温度补偿模块来进行补偿调整。