一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置的制作方法

本发明属于机械加工，具体为一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置。

背景技术：

1、高精密加工技术近几年成为数控加工技术领域研究的重点和今后的发展方向，机床的热误差是影响加工精度最主要原因之一，现有的机床在短暂待机时，主轴轴芯容易出现因环境温度影响过低而收缩，即市面俗称的“冷缩短”；而机床通常工作转速较高，不可避免的存在轴承发热和电机发热，同时主轴轴芯散热条件又较差，轴芯热量累积，温度较高，容易出现热变形，即市面俗称的“热伸长”；主轴热伸长并不是稳定的，会随着轴芯温升发生改变，而轴芯温升又和机台环境、加工工序、冷却条件息息相关，在机床运行过程中，当出现主轴热伸长、冷缩短的变化现象时，会造成零部件被过切或漏切的问题，导致零部件变形、精度下降。

2、传统的热误差补偿是根据机床主轴热变形量和机床温度的关系进行的，但是传统的热误差补偿装置对主轴的进给调节精度较低，从而影响工件的加工精度。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，有效的解决了传统的热误差补偿装置对主轴的进给调节精度较低而影响加工精度的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，包括热伸长自动补偿驱动机构，所述热伸长自动补偿驱动机构的一侧固定设置有控制器，控制器的一侧固定设置有控制面板，热伸长自动补偿驱动机构内部的底端固定设置有主轴驱动器，主轴驱动器的底端设置有主轴，主轴的底端设置有刀头，主轴内部一侧的顶端固定设置有温度传感器一，主轴内部另一侧的底端固定设置有温度传感器二，热伸长自动补偿驱动机构由壳体、盖体、组合式减速机构、高精度差动螺纹进给机构、循环润滑机构、高精度补偿距离指针和补偿距离测量传感器构成，盖体通过若干螺栓固定连接于壳体的顶端，组合式减速机构固定连接于壳体内部的顶端，高精度差动螺纹进给机构固定连接于组合式减速机构的底端，高精度差动螺纹进给机构的输入轴与组合式减速机构的输出轴固定连接，主轴驱动器固定连接于高精度差动螺纹进给机构的底端，循环润滑机构与组合式减速机构连接，高精度补偿距离指针连接于高精度差动螺纹进给机构的一侧，补偿距离测量传感器固定连接于壳体内部一侧的底端，高精度补偿距离指针的一端穿插于补偿距离测量传感器的内部。

3、优选的，所述壳体内部底端的一侧固定设置有与高精度差动螺纹进给机构固定连接的限位卡板一，壳体内部底端的另一侧固定设置有与高精度差动螺纹进给机构固定连接的限位卡板二，壳体底端的中间位置开设有与主轴驱动器相匹配的通孔，通孔的两侧均开设有竖向限位滑槽，主轴驱动器的两侧均固定设置有穿插于竖向限位滑槽的竖向限位滑块。

4、优选的，所述组合式减速机构由减速机壳体、伺服电机一、齿轮减速组件一、伺服电机二、齿轮减速组件二和蜗轮蜗杆减速组件构成，伺服电机一固定连接于减速机壳体的一端，齿轮减速组件一连接于减速机壳体内部的一端并与伺服电机一的输出轴连接，伺服电机二固定连接于减速机壳体的另一端，齿轮减速组件二连接于减速机壳体内部的另一端并与伺服电机二的输出轴连接，蜗轮蜗杆减速组件连接于齿轮减速组件一和齿轮减速组件二之间。

5、优选的，所述齿轮减速组件一和齿轮减速组件二均由驱动轴、驱动齿轮、从动轴、第一减速齿轮、第二减速齿轮和第三减速齿轮构成，驱动齿轮固定套设于驱动轴的一端，第一减速齿轮固定套设于从动轴的中间位置并与驱动齿轮相啮合，第二减速齿轮固定连接于从动轴的一端，第三减速齿轮与蜗轮蜗杆减速组件固定连接并与第二减速齿轮相啮合。

6、优选的，所述蜗轮蜗杆减速组件由第一蜗杆、第一蜗轮、第二蜗杆、第二蜗轮和若干加固连接臂构成，第一蜗轮和第二蜗轮通过加固连接臂固定连接，第一蜗杆与齿轮减速组件一连接并与第一蜗轮相啮合，第二蜗杆与齿轮减速组件二连接并与第二蜗轮相啮合，第一蜗轮和第二蜗轮均与高精度差动螺纹进给机构的输入轴固定连接，驱动轴、从动轴、第一蜗杆和第二蜗杆与减速机壳体之间均通过若干轴承活动连接。

7、优选的，所述第一蜗杆的右侧齿边与第一蜗轮的左侧齿边贴合，第二蜗杆的左侧齿边与第二蜗轮的右侧齿边贴合。

8、优选的，所述高精度差动螺纹进给机构由螺纹杆体、第一螺纹段、第二螺纹段、外螺套和内螺套构成，螺纹杆体的一端与第一蜗轮和第二蜗轮固定连接，第一螺纹段和第二螺纹段均与螺纹杆体固定连接，外螺套套设于第一螺纹段，外螺套的底端与限位卡板一和限位卡板二固定连接，内螺套位于外螺套的内部并套设于第二螺纹段，外螺套和内螺套的螺纹方向相反。

9、优选的，所述外螺套与内螺套为滑动连接结构，外螺套内部的两侧均开设有限位滑槽，内螺套的两侧均固定设置有与限位滑槽相匹配的限位滑块。

10、优选的，所述循环润滑机构由支撑架、循环泵、过滤器、排油管组、进油管和回油管组构成，循环泵和过滤器均固定连接于支撑架的顶端，排油管组和回油管组均连接于减速机壳体和循环泵之间，过滤器连接于回油管组上。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、(1)、在工作中，通过设置由减速机壳体、伺服电机一、齿轮减速组件一、伺服电机二、齿轮减速组件二和蜗轮蜗杆减速组件构成的组合式减速机构以及由螺纹杆体、第一螺纹段、第二螺纹段、外螺套和内螺套构成的高精度差动螺纹进给机构，能够根据主轴温度变化实现自动补偿，能够提高主轴的进给调节精度，进而能够提高加工精度；

13、(2)、通过设置由支撑架、循环泵、过滤器、排油管组、进油管和回油管组构成的循环润滑机构，能够实现对组合式减速机构进行循环润滑，从而能够降低各部件的磨损，提高使用寿命。

技术特征：

1.一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，包括热伸长自动补偿驱动机构(1)，其特征在于：所述热伸长自动补偿驱动机构(1)的一侧固定设置有控制器(2)，控制器(2)的一侧固定设置有控制面板(3)，热伸长自动补偿驱动机构(1)内部的底端固定设置有主轴驱动器(4)，主轴驱动器(4)的底端设置有主轴(5)，主轴(5)的底端设置有刀头(6)，主轴(5)内部一侧的顶端固定设置有温度传感器一(7)，主轴(5)内部另一侧的底端固定设置有温度传感器二(8)，热伸长自动补偿驱动机构(1)由壳体(9)、盖体(10)、组合式减速机构(11)、高精度差动螺纹进给机构(12)、循环润滑机构(13)、高精度补偿距离指针(14)和补偿距离测量传感器(15)构成，盖体(10)通过若干螺栓固定连接于壳体(9)的顶端，组合式减速机构(11)固定连接于壳体(9)内部的顶端，高精度差动螺纹进给机构(12)固定连接于组合式减速机构(11)的底端，高精度差动螺纹进给机构(12)的输入轴与组合式减速机构(11)的输出轴固定连接，主轴驱动器(4)固定连接于高精度差动螺纹进给机构(12)的底端，循环润滑机构(13)与组合式减速机构(11)连接，高精度补偿距离指针(14)连接于高精度差动螺纹进给机构(12)的一侧，补偿距离测量传感器(15)固定连接于壳体(9)内部一侧的底端，高精度补偿距离指针(14)的一端穿插于补偿距离测量传感器(15)的内部。

2.根据权利要求1所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述壳体(9)内部底端的一侧固定设置有与高精度差动螺纹进给机构(12)固定连接的限位卡板一(16)，壳体(9)内部底端的另一侧固定设置有与高精度差动螺纹进给机构(12)固定连接的限位卡板二(17)，壳体(9)底端的中间位置开设有与主轴驱动器(4)相匹配的通孔(18)，通孔(18)的两侧均开设有竖向限位滑槽(19)，主轴驱动器(4)的两侧均固定设置有穿插于竖向限位滑槽(19)的竖向限位滑块(20)。

3.根据权利要求1所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述组合式减速机构(11)由减速机壳体(21)、伺服电机一(22)、齿轮减速组件一(23)、伺服电机二(24)、齿轮减速组件二(25)和蜗轮蜗杆减速组件(26)构成，伺服电机一(22)固定连接于减速机壳体(21)的一端，齿轮减速组件一(23)连接于减速机壳体(21)内部的一端并与伺服电机一(22)的输出轴连接，伺服电机二(24)固定连接于减速机壳体(21)的另一端，齿轮减速组件二(25)连接于减速机壳体(21)内部的另一端并与伺服电机二(24)的输出轴连接，蜗轮蜗杆减速组件(26)连接于齿轮减速组件一(23)和齿轮减速组件二(25)之间。

4.根据权利要求3所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述齿轮减速组件一(23)和齿轮减速组件二(25)均由驱动轴(27)、驱动齿轮(28)、从动轴(29)、第一减速齿轮(30)、第二减速齿轮(31)和第三减速齿轮(32)构成，驱动齿轮(28)固定套设于驱动轴(27)的一端，第一减速齿轮(30)固定套设于从动轴(29)的中间位置并与驱动齿轮(28)相啮合，第二减速齿轮(31)固定连接于从动轴(29)的一端，第三减速齿轮(32)与蜗轮蜗杆减速组件(26)固定连接并与第二减速齿轮(31)相啮合。

5.根据权利要求4所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述蜗轮蜗杆减速组件(26)由第一蜗杆(33)、第一蜗轮(34)、第二蜗杆(35)、第二蜗轮(36)和若干加固连接臂(37)构成，第一蜗轮(34)和第二蜗轮(36)通过加固连接臂(37)固定连接，第一蜗杆(33)与齿轮减速组件一(23)连接并与第一蜗轮(34)相啮合，第二蜗杆(35)与齿轮减速组件二(25)连接并与第二蜗轮(36)相啮合，第一蜗轮(34)和第二蜗轮(36)均与高精度差动螺纹进给机构(12)的输入轴固定连接，驱动轴(27)、从动轴(29)、第一蜗杆(33)和第二蜗杆(35)与减速机壳体(21)之间均通过若干轴承活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述第一蜗杆(33)的右侧齿边(38)与第一蜗轮(34)的左侧齿边(39)贴合，第二蜗杆(35)的左侧齿边(40)与第二蜗轮(36)的右侧齿边(41)贴合。

7.根据权利要求5所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述高精度差动螺纹进给机构(12)由螺纹杆体(42)、第一螺纹段(43)、第二螺纹段(44)、外螺套(45)和内螺套(46)构成，螺纹杆体(42)的一端与第一蜗轮(34)和第二蜗轮(36)固定连接，第一螺纹段(43)和第二螺纹段(44)均与螺纹杆体(42)固定连接，外螺套(45)套设于第一螺纹段(43)，外螺套(45)的底端与限位卡板一(16)和限位卡板二(17)固定连接，内螺套(46)位于外螺套(45)的内部并套设于第二螺纹段(44)，外螺套(45)和内螺套(46)的螺纹方向相反。

8.根据权利要求7所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述外螺套(45)与内螺套(46)为滑动连接结构，外螺套(45)内部的两侧均开设有限位滑槽(47)，内螺套(46)的两侧均固定设置有与限位滑槽(47)相匹配的限位滑块(48)。

9.根据权利要求3所述的一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，其特征在于：所述循环润滑机构(13)由支撑架(49)、循环泵(50)、过滤器(51)、排油管组(52)、进油管(53)和回油管组(54)构成，循环泵(50)和过滤器(51)均固定连接于支撑架(49)的顶端，排油管组(52)和回油管组(54)均连接于减速机壳体(21)和循环泵(50)之间，过滤器(51)连接于回油管组(54)上。

技术总结
本发明涉及机械加工技术领域，且公开了一种机械零件精密加工热伸长自动补偿装置，解决了传统的热误差补偿装置对主轴的进给调节精度较低而影响加工精度的问题，其包括热伸长自动补偿驱动机构，热伸长自动补偿驱动机构一侧设有控制器，热伸长自动补偿驱动机构内部底端设有主轴驱动器，主轴驱动器底端设有主轴，主轴内部一侧的顶端设有温度传感器一，主轴内部另一侧底端设有温度传感器二，热伸长自动补偿驱动机构由壳体、盖体、组合式减速机构、高精度差动螺纹进给机构、循环润滑机构、高精度补偿距离指针和补偿距离测量传感器构成；通过该自动补偿装置能够根据主轴温度变化实现自动补偿，能够提高主轴的进给调节精度，进而能够提高加工精度。

技术研发人员：刘文化,宋贤旺,陈寿平,蓝树林,杨喜龙,刘贝贝,周永根
受保护的技术使用者：江西金匠智能装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15