專利名稱：：一種數(shù)控機床、光柵尺系統(tǒng)及光柵尺固定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及機床領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)控機床、光柵尺系統(tǒng)及光柵尺固定方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代社會數(shù)控加工已經(jīng)廣泛運用在機械加工領(lǐng)域中，數(shù)控加工的加工精度是判斷一個國家的制作水平的重要標志。在數(shù)控機床的設(shè)計中，怎樣提高機床的加工精度是需要考慮的最主要因素?，F(xiàn)有的數(shù)控機床包括機架、加工裝置、工作平臺以及帶動工作平臺在水平面上直線移動的移動裝置。數(shù)控才幾床在加工工件時，將工件固定在工作平臺上，加工裝置對工件進行加工。移動裝置控制工作平臺直線移動，使加工裝置可以加工到工件同一平面的不同部位。移動裝置移動時，需要精確移動的距離，以確保對工件加工的精度。因此，為了確保加工的精度，移動裝置利用光柵尺來測量工作平臺的移動距離。光柵尺上均勻地刻有透光和不透光的線條，光柵尺讀頭讀取時，獲取光信號并將光信號轉(zhuǎn)成電信號，放大處理后在顯示器上就顯示出工件或刀具的移動距離。工業(yè)應(yīng)用中，一般都是將光柵尺裝設(shè)在光柵尺基座上，光柵尺讀頭對應(yīng)光柵尺的位置，讀取位移數(shù)據(jù)。光柵尺讀頭移動的軌跡與光柵尺基座之間的平行度，對于讀取的數(shù)據(jù)有直接的影響，從而最終影響加工的精度?，F(xiàn)有技術(shù)將光柵尺貼附于金屬材料上，金屬材料經(jīng)過研磨加工表面使金屬表面的平整度能夠達到精度要求。但是，由于金屬材料在溫度或濕度或應(yīng)力的影響下，易發(fā)生氧化變形，使其表面的平整度產(chǎn)生變化，從而使光柵尺的平整度發(fā)生變化，影響加工精度。還有將光柵尺貼附與玻璃上，玻璃的脆性高易碎，不易加工。在機構(gòu)運用時大多采用板狀結(jié)構(gòu)的形狀，所以必須再附于其他的塊狀結(jié)構(gòu)上；若直接運用塊狀結(jié)構(gòu)方式，則其材料及加工成本高昂。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)控機床、光柵尺系統(tǒng)及光柵尺固定方法，以減少溫度、濕度、外界應(yīng)力等環(huán)境變化以及使用時間對光柵尺基座的影響，提高數(shù)控機床的加工精度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供了一種數(shù)控機床，包括機架，安裝在所述機架上的加工裝置，所加工裝置下方設(shè)有工作平臺，所述工作平臺利用移動裝置在水平面上做直線移動，所述工作平臺裝設(shè)在移動裝置上，并利用所述移動裝置在水平面上做直線移動；所述移動裝置包括導軌和與所述導軌平行設(shè)置的光柵尺系統(tǒng)；所述光柵尺系統(tǒng)包括光柵尺，光柵尺讀頭和光柵尺基座，所述光柵尺讀頭對應(yīng)所述光柵尺的位置設(shè)置，沿與所述光柵尺平行的直線移動并讀取所述光柵尺上的刻度，所述光柵尺裝設(shè)在所述光柵尺基座上，所述光柵尺基座為高剛性低變形量石質(zhì)材料。相應(yīng)的本發(fā)明的實施例提供了一種光柵尺系統(tǒng)，包括包括光柵尺和光柵尺讀頭，所述光柵尺讀頭對應(yīng)所述光柵尺的位置設(shè)置，沿與所述光柵尺平行的直線移動并讀取光柵尺上的刻度，所述光柵尺裝設(shè)在光柵尺基座上，所述光柵尺基座為高剛性低變形量石質(zhì)材料。本發(fā)明的實施例還提供了一種光柵尺固定方法，其包括如下步驟提供高剛性低變形量石質(zhì)材料的光柵尺基座；將光柵尺安裝在光柵尺基座上；將光柵尺讀頭對應(yīng)所述光柵尺的位置設(shè)置，所述光柵尺讀頭沿與所述光柵尺平行的直線移動并讀取光柵尺上的刻度；由于光柵尺基座采用了高剛性低變形量石質(zhì)材料，減少了溫度、濕度、外界應(yīng)力等環(huán)境變化以及使用時間對光柵尺基座的影響，進而保證了裝設(shè)在光柵尺基座上的光柵尺不易變形，從而提高了數(shù)控機床的加工精度。圖1是本發(fā)明實施例數(shù)控機床的立體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明一個實施例光柵尺系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明另一個實施例光柵尺系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例光柵尺系統(tǒng)中光柵尺讀頭讀取光柵尺的原理圖。具體實施例方式下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。在所參照的附圖中，不同的圖中相同或相似的部件使用相同的附圖標號來表示。參見圖1、圖2，圖1為本發(fā)明實施例數(shù)控機床的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明一個實施例光柵尺系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例的數(shù)控機床，包括機架1，安裝在機架1上的加工裝置2，加工裝置2下方設(shè)有工作平臺3,工作平臺3裝設(shè)在移動裝置4上，并利用移動裝置4在水平面上做直線移動；移動裝置4包括導軌43和與導軌43平行設(shè)置的光柵尺系統(tǒng)(圖未示)；光柵尺系統(tǒng)包括光4冊尺411,光柵尺讀頭42和光4冊尺基座41,光斥冊尺讀頭41對應(yīng)光度，光柵尺411裝設(shè)在光柵尺基座41上，光柵尺基座41為高剛性低變形量石質(zhì)材料。由于光柵尺基座41采用了高剛性低變形量石質(zhì)材料，減少了環(huán)境對光柵尺基座41的影響，不易變形，對光柵尺411的影響小，從而提高了光柵尺411的讀取精度，最終提高了機床的加工精度。本發(fā)明實施例中，高剛性低變形量石質(zhì)材料為花崗巖?；◢弾r由于經(jīng)過了大自然長期的天然時效，組織結(jié)構(gòu)均勻，線脹系數(shù)極小，內(nèi)應(yīng)力完全消失，不易變形，不受恒溫條件阻止，在常溫下也能保持測溫量精度，極大的提高了機床的加工精度。此外花崗巖的剛性高，耐磨性強，不怕酸，堿液物侵蝕，不會生銹，不必涂油，不易粘微塵，維護，保養(yǎng)方便簡單，使用壽命長，這些優(yōu)良的特性都非常符合于精密機床的加工要求。這里高剛性低變形量石質(zhì)材料也可為其他材料，只要滿足高剛性低變形量，可以應(yīng)用于數(shù)控機床的材料均屬于本發(fā)明的保護范圍。如表l-l所示，為花崗巖、玻璃以及鋼材的線膨脹系數(shù)的對比。從表中可以看出，相對于鋼材，花崗巖的線膨脹系數(shù)小，利用花崗巖制成的光柵尺基座，受環(huán)境溫度和濕度影響小，因此不易變形，穩(wěn)定性高?；◢弾r與玻璃相比，其線膨脹系數(shù)略小，但是玻璃為一種活脆的非晶體，且價格昂貴。使用玻璃生產(chǎn)，會增加加工成本和工藝難度。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1-1本發(fā)明實施例中，光柵尺基座41為長條狀，光柵尺411可裝設(shè)在光柵尺基座41的側(cè)面。空氣中的灰塵和細屑，長時間使用后，會沉積在光槺尺基座41的上表面上。將光柵尺411裝設(shè)在光柵尺基座41的側(cè)面，可以避免因灰塵和細屑附著在光柵尺411上，影響讀取的數(shù)據(jù)或甚至細屑較大時，刮傷光柵尺411。如圖3所示，光柵尺基座41的側(cè)面還可以設(shè)有凹槽412,將光柵尺411裝設(shè)在凹槽412內(nèi)。這樣可以更有效的避免細屑附著在光柵尺411上。本發(fā)明實施例中，光柵尺讀頭42與光柵尺411之間的距離為0.8-1.Omm,間距太近或太遠，都會光柵尺讀頭42讀取的資料斷斷續(xù)續(xù)，從而影響讀取的數(shù)值。但事實上，0.8-1.0mm并不是理想狀態(tài)下的理想距離。因為光柵尺讀頭42在讀取光柵尺411時，光柵尺讀頭42的實際移動路徑相對于理想路徑(即上述與光柵尺411平行的直線)會有一個角度的偏差。假如光柵尺讀頭42的實際移動路徑的偏差對應(yīng)的光柵尺讀頭42與光柵尺411之間的距離在0.8-1.0mm的范圍內(nèi)，則可以通過激光干涉儀來校正，使讀取的移動值與實際的移動值接近。激光干涉儀的原理為，利用激光干涉儀測出實際移動值，再比較光柵尺讀頭42讀取的移動值，加以對比，經(jīng)過幾個單位距離點的對比，求得兩個數(shù)據(jù)間的函數(shù)，再將函數(shù)補正到光柵尺讀頭42讀取的移動值中，就能使光柵尺讀頭42讀取的移動值接近實際移動值。如圖4所示，比較花崗巖固定座讀取的移動值及金屬固定座讀取的移動值。花崗巖固定座不易變形，穩(wěn)定性高，所以其實際路徑比較接近直線，花崗巖實際路徑與理想路徑只偏差一個角度，只須導入一函數(shù)就能接近理論路徑(補正后精度誤差為土3jam);金屬固定座因為環(huán)境因素影響較高，所以表面產(chǎn)生變形，安裝時若與花崗巖固定座偏離相同的角度，其路徑與理想路徑不只偏差一個角度函數(shù)，還需加上本身圓弧變形的函數(shù)值，此時所補正出來的精度就會不準確(補正后精度誤差為±10jam);甚至變形後成為S狀弧線，其補正計算結(jié)果的誤差會更大。本發(fā)明的實施例還提供了一種光柵尺基座的制造方法，其包括如下步驟步驟S501,探測高剛性低變形量石質(zhì)原材料表面及內(nèi)部有無裂縫；本發(fā)明實施例中的高剛性低變形量石質(zhì)原材料為花崗巖，也可以為其他任何滿足高剛性低變形量的石質(zhì)材料。有裂縫的原材料在加工過程中可能損壞，加工后的壽命也都會受到影響。因此需要通過探測選取無裂縫的原材料。步驟S502，選定無裂縫的原材料后，使用鋸床將原材料鋸成矩形長條；此時的矩形長條與光柵尺基座41最終所需加工的形狀大致相同，矩形長條的尺寸大于所需的尺寸，其目的是為了方便進一步的加工。步驟S503,利用龍門刨床，將矩形長條切削成比所需尺寸稍大的矩形長條初胚。光柵尺基座41的側(cè)面可開有凹槽412，其目的是為了將光柵尺411裝設(shè)在凹槽412內(nèi)。切削過程中，需要使用大量的切削液，帶走切削時產(chǎn)生的細屑。步驟S504，利用磨床在矩形長條初胚上研磨，使光柵尺基座41的尺寸誤差為O.Ol-O.lmm;步驟S505,將光柵尺基座41表面清洗除塵；步驟S506,保持室溫20士2。C的恒溫下，搭配電子水平儀檢查，利用手工研磨使光4冊尺基座41的加工誤差為0.002-0.010mm;如使用鋼材雖然能使用磨床加工，但磨床對鋼材的加工精度最高只能達到0.005-0.008mm,加上其他環(huán)境因素，只會^f吏加工誤差增加。如使用玻璃，玻璃的表面加工精度可以很高，但玻璃的加工工藝復(fù)雜，難度大。步驟S507,利用激光干涉4義^r測，確認誤差在上述0.002-0.010mm內(nèi)。整個切削、鉆孔和研磨的過程中，都需要大量的切削液，來沖刷帶走切屑。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求1.一種數(shù)控機床，其特征在于，包括機架，安裝在所述機架上的加工裝置所述加工裝置下方設(shè)有工作平臺，所述工作平臺裝設(shè)在移動裝置上，并利用所述移動裝置在水平面上做直線移動；所述移動裝置包括導軌和與所述導軌平行設(shè)置的光柵尺系統(tǒng)；所述光柵尺系統(tǒng)包括光柵尺，光柵尺讀頭和光柵尺基座，所述光柵尺讀頭對應(yīng)所述光柵尺的位置設(shè)置，沿與所述光柵尺平行的直線移動并讀取所述光柵尺上的刻度，所述光柵尺裝設(shè)在所述光柵尺基座上，所述光柵尺基座為高剛性低變形量石質(zhì)材料。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床，其特征在于，所述高剛性低變形量石質(zhì)材料為花崗巖。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控機床，其特征在于，所述光柵尺基座側(cè)面設(shè)有一凹槽，所述光柵尺裝設(shè)在所述凹槽內(nèi)。4、一種光柵尺系統(tǒng)，其特征在于，包括光柵尺和光柵尺讀頭，所述光柵尺讀頭對應(yīng)所述光柵尺的位置設(shè)置，沿與所述光柵尺平行的直線移動并讀取光柵尺上的刻度，所述光柵尺裝設(shè)在光柵尺基座上，所述光柵尺基座為高剛性低變形量石質(zhì)材料。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的光柵尺系統(tǒng)，其特征在于，所述高剛性低變形量石質(zhì)材4牛為花崗巖。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的光柵尺系統(tǒng)，其特征在于，所述光柵尺裝設(shè)在長條狀所述光柵尺基座的側(cè)面。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的光柵尺系統(tǒng)，其特征在于，所述光柵尺基座側(cè)面設(shè)有一凹槽，所述光柵尺裝設(shè)在所述凹槽內(nèi)。8、一種光柵尺基座的制造方法，其包括如下步驟探測高剛性低變形量石質(zhì)原材料表面及內(nèi)部有無裂縫；選定無裂縫的原材料后，使用鋸床將原材料鋸成矩形長條；利用龍門刨床，將所述矩形長條切削成比所需尺寸稍大的矩形長條初胚；利用磨床在所述矩形長條初胚上研磨，使所述光柵尺基座的尺寸誤差為0.01-0.1匪；將所述光柵尺基座表面清洗除塵；保持室溫20土2。C的恒溫下，搭配電子水平儀檢查，利用手工研磨使所述光柵尺基座的加工誤差為0.002-0.010mm;利用激光干涉^a全測，確認誤差在所述0.002-0.010mm內(nèi)。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的光柵尺基座的制造方法，其特征在于，所述高剛性低變形量石質(zhì)材料為花崗巖。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的光柵尺基座的制造方法，其特征在于，所述光柵尺基座側(cè)面開有一凹槽。全文摘要本發(fā)明公開了一種數(shù)控機床，包括機架，安裝在機架上的加工裝置，所加工裝置下方設(shè)有工作平臺，工作平臺利用移動裝置在水平面上做直線移動，工作平臺裝設(shè)在移動裝置上，并利用移動裝置在水平面上做直線移動；移動裝置包括導軌和與導軌平行設(shè)置的光柵尺系統(tǒng)；光柵尺系統(tǒng)包括光柵尺，光柵尺讀頭和光柵尺基座，光柵尺讀頭對應(yīng)光柵尺的位置設(shè)置，沿與光柵尺平行的直線移動并讀取光柵尺上的刻度，光柵尺裝設(shè)在光柵尺基座上，光柵尺基座為高剛性低變形量石質(zhì)材料。采用本發(fā)明，由于光柵尺基座采用了高剛性低變形量石質(zhì)材料，減少了溫度、濕度、外界應(yīng)力等環(huán)境變化以及使用時間對光柵尺基座的影響，提高了數(shù)控機床的加工精度。文檔編號B23Q17/00GK101288937SQ200810067390公開日2008年10月22日申請日期2008年5月27日優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日發(fā)明者彭信翰,湯海林申請人:深圳市木森科技有限公司