数控机床滑枕悬伸变形实时补偿方法

摘要

本发明数控机床滑枕悬伸变形实时补偿方法属于数控机床误差检测与补偿设备领域，通过实时检测数控机床滑枕悬伸下垂变形量并进行实时误差补偿的方法。补偿方法采用闭环控制补偿方式，利用激光发射器和位置传感器检测滑枕的悬伸变形量，通过PLC控制器调节电液数字阀的流量，控制油泵进入液压缸的液压，通过液压缸和拉杆的拉力作用使滑枕产生向上的弯曲变形，补偿滑枕的下垂变形量。在滑枕伸出或回缩的任何位置，激光发射器和位置传感器实时检测滑枕的悬伸下垂变形量，通过电液数字阀调整液压缸和拉杆对滑枕的补偿力。本发明采用闭环控制补偿方式，实时性好，精度高，效率高，实用性强。本发明可用于精度要求较高，具有滑枕结构的数控机床。

主权项

一种数控机床滑枕悬伸变形实时补偿方法，特征在于，采用闭环控制补偿方式，利用激光发射器和位置传感器检测滑枕的悬伸变形量，通过PLC控制器调节电液数字阀的流量，控制油泵进入液压缸的液压，通过液压缸和拉杆的拉力作用使滑枕产生向上的弯曲变形，补偿滑枕的下垂变形量，其步骤如下：1)先在滑枕(1)的内部上侧分别安装两组结构相同的液压缸(11)和拉杆(6)，每组液压缸(11)的活塞杆(19)和拉杆(6)之间分别通过螺纹连接；2)然后将激光发射器(8)安装在激光头固定器(9)内，激光头固定器(9)通过激光固定座(7)安装在十字滑座(10)上，利用调整螺套(16)和调整螺杆(17)对激光发射器(8)进行竖直和水平方向的微调；3)将位置传感器(4)安装在支架(2)上，支架(2)通过螺钉固定在滑枕(1)的最前端；4)位置传感器(4)分别输出两路电流信号，输出的上、下电流信号(I1、12)分别输入到PLC控制器(5)的两个端口，PLC控制器(5)对两路电流进行处理后，输出脉冲指令到电液数字阀(15)的信号输入端，控制电液数字阀(15)内部的步进电机正转、反转或停止，电液数字阀(15)的进口连接油泵(13)，出口连接液压缸(11)的活塞杆(19)上的进油口(12)，电液数字阀(15)根据PLC控制器(5)的指令调节油泵(13)进入液压缸(11)的油压，控制液压缸(11)和拉杆(6)的拉力大小；5)滑枕(1)向前伸出前，即没有竖直方向的下垂变形时，打开激光发射器(8)，调整激光发射器(8)的入射激光点打在位置传感器(4)上，通过调整螺套(16)和调整螺杆(17)对激光发射器(8)进行竖直方向和水平方向的微调，使激光点打在位置传感器(4)的光敏面的零点位置K，此时位置传感器(4)的两级输出的电流大小相等，PLC控制器(5)发出停止指令，电液数字阀(15)内的步进电机不转动，液压缸(11)和拉杆(6)不对滑枕(1)产生拉力作用；6)当滑枕(1)向前伸出时，其前端有下垂变形量，安装在滑枕(1)前端的位置传感器(4)亦有相同的下垂量，此时激光点打在位置传感器(4)的光敏面零点的上方，位置传感器(4)两级输出的电流I1和I2，输入到PLC控制器(5)，PLC控制器(5)对I1和I2进行比较，如果I1＜I2，说明滑枕(1)伸出端在竖直方向向下偏离初始位置，PLC控制器(5)发出相应指令使电液数字阀(15)内的步进电机正转，增大电液数字阀(15)的流量，进而增大油泵(13)进入液压缸(11)的液压，通过液压缸(11)和拉杆(6)对滑枕(1)上部产生拉力，使滑枕(1)产生向上的弯曲变形，滑枕(1)的前端在竖直方向回到初始位置；如果I1＞I2，说明滑枕(1)的伸出端在竖直方向向上偏离初始位置，PLC控制器(5)发出指令使电液数字阀(15)内的步进电机反转，减小电液数字阀(15)的流量，从而减小油泵(13)进入液压缸(11)的液压，减小液压缸(11)和拉杆(6)对滑枕(1)上部的拉力，对滑枕(1)的补偿量减小，使滑枕(1)的前端在竖直方向下垂到初始位置；如果I1＝I2，说明滑枕(1)没有下垂变形量，则PLC控制器(5)发出指令使电液数字阀(15)内的步进电机停止转动，不对滑枕(1)产生拉力作用，不对滑枕(1)进行变形补偿；至此，在滑枕(1)伸出或回缩的任何位置，激光发射器(8)和位置传感器(4)实时检测滑枕(1)的悬伸下垂变形量，并将下垂量信号输送给电液数字阀(15)，通过电液数字阀(15)调整液压缸(11)和拉杆(6)对滑枕(1)的补偿力，改变滑枕(1)前端在竖直方向的位置，激光发射器(8)和位置传感器(4)连续对滑枕(1)前端的下垂变形量进行检测，由此形成一个闭环控制系统，实现对滑枕(1)前端下垂变形的实时补偿。