CN119457991A - 机床电主轴的热补偿装置、方法及数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机床电主轴的热补偿装置、方法及数控机床，热补偿装置包括：位移检测装置和控制装置，位移检测装置的检测部设置在与主轴连接的刀柄上，位移检测装置的检测部与刀柄的检测面沿竖直方向间隔设置，且位移检测装置的检测部与刀柄的检测面相对且平行设置；位移检测装置以通过检测位移检测装置的检测部与刀柄的检测面的距离变化，检测主轴在竖直方向的热位移；控制装置，与位移检测装置连接，控制装置以用于获取位移检测装置检测到的数据，且以根据位移检测装置检测到的数据，适应性地调整主轴在竖直方向的位置。本发明的机床电主轴的热补偿装置能有效解决现有技术中的机床电主轴的热补偿装置，结构复杂和抗干扰能力较差的技术问题。

Description

机床电主轴的热补偿装置、方法及数控机床

技术领域

本发明涉及机床技术领域，具体涉及一种机床电主轴的热补偿装置、方法及数控机床。

背景技术

数控机床在加工过程中受到多种因素的干扰，其中最主要的因素是温度变化。在机床运行过程中，功率消耗、机械摩擦和环境温度等因素会导致热量的产生，从而使机床的温度不断变化，影响其精度和稳定性。电主轴作为数控机床的核心部件，直接关系到加工精度和加工效率。然而，电主轴加工时发生的热位移主要体现在刀柄前端，刀柄带动刀具在Z轴方向上产生向上或向下的热位移，从而影响工件表面加工精度。因此，对机床主轴的热误差进行补偿显得尤为重要。

目前，减小电主轴的热误差的方式主要有两种：热误差抑制法和热误差补偿法。热误差抑制法依赖改进数控机床的结构设计等改良硬件的方法或者直接实现对温度的控制来减少热误差，这种方法在一定程度上能够降低热源温升、均衡温升和减少数控加工装置热变形，但是会增加结构设计和制造的成本。热误差补偿法则是通过分析建模获得数控机床的误差估算，然后利用不同的方法适当的补偿，消除或者降低系统的误差，是一种既有效又经济的提高数控机床加工精度的手段。因此，该热误差补偿的方法已成为国内外现代精密工程的重要研究领域。

然而，现有的热误差补偿装置主要是通过温度传感器与位置传感器来实现的，并且热误差补偿装置的温度传感器与位置传感器采用并行的方式进行排列，因而，每个温度传感器及位置传感器均必须通过单独的连线与采集控制器连接，导致多个温度传感器、多个位置传感器与采集控制单元相连接后的布线复杂。除此之外，由于热误差补偿技术的温度传感器采用热电阻或热电偶，进而输出的电信号较弱，从而导致热误差补偿装置的抗干扰能力下降，误差补偿模型的鲁棒性和通用性不够好。

因此，现有技术还有待进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种机床电主轴的热补偿装置、方法及数控机床，以解决现有技术中的机床电主轴的热补偿装置，结构复杂和抗干扰能力较差的技术问题。

为达到上述技术目的，根据本发明的一个方面：提供了一种机床电主轴的热补偿装置，包括：位移检测装置和控制装置，位移检测装置的检测部设置在与主轴连接的刀柄上，位移检测装置的检测部与刀柄的检测面沿竖直方向间隔设置，且位移检测装置的检测部与刀柄的检测面相对且平行设置；位移检测装置以通过检测位移检测装置的检测部与刀柄的检测面的距离变化，检测主轴在竖直方向的热位移；控制装置，与位移检测装置连接，控制装置以用于获取位移检测装置检测到的数据，且以根据位移检测装置检测到的数据，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，以实现误差补偿。

进一步地，热补偿装置还包括：固定装置，固定装置沿竖直方向可移动地套设在刀柄上；固定装置的安装面与刀柄的检测面相对设置；位移检测装置的检测部安装在固定装置的安装面，以通过固定装置沿竖直方向移动，调整位移检测装置的检测部与刀柄的检测面之间的初始距离。

进一步地，固定装置的安装面上开设有通孔和至少一个安装槽，通孔沿竖直方向延伸，通孔的轴线与刀柄的轴线平行设置，固定装置以通过通孔套设在刀柄上；至少一个安装槽与通孔间隔设置，且至少一个安装槽与刀柄的检测面相对设置；位移检测装置包括至少一个线圈，至少一个线圈以形成位移检测装置的检测部；线圈与安装槽一一对应设置，线圈安装在对应的安装槽内；线圈与刀柄的检测面相对且平行设置。

进一步地，热补偿装置还包括：灌封材料，灌封材料灌注到安装槽内，以通过灌封材料将线圈固定在相应的安装槽内；和/或，刀柄包括刀柄本体和定位环，定位环套设在刀柄本体上，定位环分别与刀柄本体和主轴同轴设置，定位环的底端面以形成刀柄的检测面；安装槽的横截面为圆形，通孔的轴线至安装槽的边缘的距离小于定位环的外径；定位环的壁厚大于线圈的外径。

进一步地，固定装置的侧壁上设有至少一个出线孔，出线孔分别与安装槽和线圈一一对应设置，出线孔与相对应的安装槽连通；位移检测装置还包括：至少一个信号线，信号线与线圈一一对应设置，信号线的一端与相对应的线圈连接，信号线的另一端依次穿过安装槽和出线孔位于固定装置的外侧；处理器，处理器与信号线远离相对应的线圈的一端连接，处理器以通过信号线接收相对应的线圈检测到的数据；处理器以用于对线圈检测到的数据进行处理。

进一步地，机床的电主轴包括轴体组件和主轴，轴体组件内设有放置腔，主轴的至少部分可转动地设置在放置腔内；热补偿装置还包括：支撑装置，支撑装置安装在轴体组件上；支撑装置与固定装置连接，且固定装置相对于支撑装置沿可活动地设置。

进一步地，支撑装置包括：第一支撑架和第二支撑架，第一支撑架和第二支撑架安装在轴体组件上，第一支撑架和第二支撑架分别位于固定装置的两侧，且第一支撑架和第二支撑架相对设置；热补偿装置还包括：第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆同轴设置，第一连杆和第二连杆沿竖直方向分别位置可调节地安装在第一支撑架和第二支撑架上，第一连杆远离第一支撑架的一端和第二连杆远离第二支撑架的一端均与固定装置可拆卸地连接；以在调节第一连杆相对于第一支撑架的位置和第二连杆相对于第二支撑架的位置时，带动固定装置沿竖直方向进行移动。

进一步地，第一支撑架上设有多个第一安装孔，各个第一安装孔沿竖直方向间隔设置；第二支撑架上设有多个第二安装孔，各个第二安装孔沿竖直方向间隔设置；各个第一安装孔与各个第二安装孔一一对应设置；其中，以通过第一连杆远离固定装置的一端穿设在各个第一安装孔中的任一个第一安装孔上；第二连杆远离固定装置的一端穿设在相对应的第二安装孔上，使固定装置分别与第一支撑架和第二支撑架连接。

进一步地，第一支撑架具有第一安装部和第一连接部，第一安装部与第一连接部连接，且第一连接部位于第一安装部的下方；第一安装部以用于与轴体组件固定连接；第一连接部沿竖直方向延伸，第一连接部上设有多个第一安装孔，各个第一安装孔沿第一连接部的延伸方向间隔分布；第二支撑架具有第二安装部和第二连接部，第二安装部与第二连接部连接，且第二连接部位于第二安装部的下方；第二安装部以用于与轴体组件固定连接；第二连接部沿竖直方向延伸，第二连接部上设有多个第二安装孔，各个第二安装孔沿第二连接部的延伸方向间隔分布；第一连接部与第二连接部相对设置。

根据本发明的另一个方面：提供了一种数控机床，包括：上述的热补偿装置。

根据本发明的另一个方面：提供了一种热补偿方法，热补偿方法应用于上述的热补偿装置；热补偿方法包括：机床运行前，确定位移检测装置的初始输出电压；当机床运行后，获取位移检测装置的当前输出电压；以根据位移检测装置的当前输出电压和位移检测装置的初始输出电压，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，以实现误差补偿；其中，n为位移检测装置的检测次数，n≥1。

进一步地，以根据位移检测装置的当前输出电压和位移检测装置的初始输出电压，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，以实现误差补偿的方法，包括：计算当前输出电压与初始输出电压的第一电压差；以将第一电压差的绝对值与位移检测装置的灵敏度进行比较，并根据第一电压差，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向；以根据第一电压差的绝对值与位移检测装置的灵敏度的比较结果，和确定的误差补偿方向，调整主轴在竖直方向的位置；其中，位移检测装置的灵敏度的单位为。

进一步地，以根据第一电压差的绝对值与位移检测装置的灵敏度的比较结果，和确定的误差补偿方向，调整主轴在竖直方向的位置的方法，包括：当1，且确定主轴的误差补偿方向为竖直向上时，控制主轴向上运动1；当1，且确定主轴的误差补偿方向为竖直向下时，控制主轴向下运动1。

进一步地，以根据第一电压差，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向的方法，包括：以根据第一电压差，判断主轴的热位移方向；以根据主轴的热位移方向，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向；当主轴的热位移方向为竖直向上时，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向为竖直向下；当主轴的热位移方向为竖直向下时，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向为竖直向上。

进一步地，以根据第一电压差，判断主轴的热位移方向的方法，包括：当时，主轴的热位移方向为竖直向上；当时，主轴的热位移方向为竖直向下。

进一步地，热补偿方法还包括：判断主轴的转速是否进行切换；当主轴的转速进行切换时，计算位移检测装置的下一次输出电压与位移检测装置的当前输出电压的第二电压差；以根据第二电压差，判断是否将位移检测装置的下一次输出电压作为位移检测装置的新初始输出电压；当将位移检测装置的下一次输出电压作为位移检测装置的新初始输出电压时，将新初始输出电压作为基准电压，重新开始主轴的热位移检测，并根据检测结果对主轴进行误差补偿。

进一步地，以根据第二电压差，判断是否将位移检测装置的下一次输出电压作为位移检测装置的新初始输出电压的方法，包括：以将第二电压差与预设阈值进行比较；当时，将位移检测装置的下一次输出电压作为位移检测装置的新初始输出电压。

有益效果：

应用本发明的技术方案，本发明提供的机床电主轴的热补偿装置，包括：位移检测装置和控制装置，位移检测装置具有检测部，位移检测装置的检测部设置在与主轴连接的刀柄上，位移检测装置的检测部与刀柄的检测面沿竖直方向间隔设置，并且位移检测装置的检测部位于刀柄的检测面的下方。此外，位移检测装置的检测部与刀柄的检测面相对且平行设置。位移检测装置通过测量其检测部与刀柄的检测面之间的距离变化，来检测主轴在竖直方向上的热位移。控制装置与位移检测装置连接，位移检测装置将检测到的数据传输给控制装置，控制装置根据位移检测装置检测到的数据，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，从而实现误差补偿。由此可见，通过位移检测装置实时检测主轴在竖直方向上的热位移，并通过控制装置根据检测数据及时调整主轴的位置，能够实现对主轴热位移的实时补偿。这一机制确保刀具保持在正确的位置上，从而显著减少因温度变化引起的加工误差，提升工件表面加工精度，并缩短机床的热机时间，使机床更快地进入加工状态，节约时间成本。与此同时，通过实时补偿主轴的热位移还能够减少因热膨胀引起的过度磨损和机械应力，从而延长设备的使用寿命，并减少因热位移引起的停机时间和返工，提高整体生产效率。并且，通过位移检测装置检测主轴的热位移情况，热补偿装置减少了不必要的组件和连接，使得整体结构更加简洁。将位移检测装置设置在刀柄上，便于安装和调试，缩短设备上线时间的同时，还便于后期维护。而且该装置还能够根据不同机床的需求灵活配置，提高了装置的适应性和可扩展性。此外，将位移检测装置的检测部与刀柄的检测面平行设置，能够准确测量两者间的竖直距离，从而实时监测主轴的热位移。这种设计减少了因安装角度不当造成的误差，确保了测量的可靠性。通过控制装置与位移检测装置的直接连接，减少了信号传输的复杂性，降低了信号在传输过程中受到电磁干扰或噪音的可能性。控制装置通过实时获取位移检测装置的数据，使得系统能够快速反应，根据实际的热位移情况进行调整，进一步增强了抗干扰能力。此外，控制装置能够适应各种运行条件下的变化，提高系统作业的灵活性和精确性。本发明的机床电主轴的热补偿装置能有效解决现有技术中的机床电主轴的热补偿装置，结构复杂和抗干扰能力较差的技术问题。

附图说明

图1示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例的结构示意图；

图2示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的固定装置的第一视角结构示意图；

图3示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的固定装置的第二视角结构示意图；

图4示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的第一支撑架的结构示意图；

图5示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的第二支撑架的结构示意图；

图6示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的刀柄的结构示意图；

图7示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的处理器的结构示意图；

图8示出了本发明的机床电主轴的热补偿装置的实施例中的处理器设置在电主轴上的结构示意图；

图9示出了本发明的热补偿方法的实施例的流程示意图；

图10示出了本发明的热补偿方法的实施例中的位移检测装置的位移量与位移检测装置的输出电压的关系图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、位移检测装置；11、线圈；12、处理器；121、放置仓；2、固定装置；20、安装面；21、通孔；22、安装槽；23、出线孔；24、调节槽；25、连接孔；3、支撑装置；31、第一支撑架；310、第一安装孔；311、第一安装部；312、第一连接部；313、第一开口槽；32、第二支撑架；320、第二安装孔；321、第二安装部；322、第二连接部；323、第二开口槽；4、第一连杆；5、第二连杆；100、刀柄；101、检测面；102、刀柄本体；103、定位环；200、轴体组件；201、第一轴体；202、第二轴体；203、法兰件；300、电主轴。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应若属于本申请保护的范围。

请参阅图1至图8所示，根据本发明实施例，本发明提供了一种机床电主轴的热补偿装置，包括：位移检测装置1和控制装置，位移检测装置1的检测部设置在与主轴连接的刀柄100上，位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101沿竖直方向间隔设置，且位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101相对且平行设置；位移检测装置1以通过检测位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101的距离变化，检测主轴在竖直方向的热位移；控制装置与位移检测装置1连接，控制装置以用于获取位移检测装置1检测到的数据，且以根据位移检测装置1检测到的数据，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，以实现误差补偿。

可见，本发明提供的机床电主轴的热补偿装置，包括：位移检测装置1和控制装置，位移检测装置1具有检测部，位移检测装置1的检测部设置在与主轴连接的刀柄100上，位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101沿竖直方向间隔设置，并且位移检测装置1的检测部位于刀柄100的检测面的下方。此外，位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101相对且平行设置。位移检测装置1通过测量其检测部与刀柄100的检测面101之间的距离变化，来检测主轴在竖直方向上的热位移。控制装置与位移检测装置1连接，位移检测装置1将检测到的数据传输给控制装置，控制装置根据位移检测装置1检测到的数据，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，从而实现误差补偿。

由此可见，通过位移检测装置1实时检测主轴在竖直方向上的热位移，并通过控制装置根据检测数据及时调整主轴的位置，能够实现对主轴热位移的实时补偿。这一机制确保刀具保持在正确的位置上，从而显著减少因温度变化引起的加工误差，提升工件表面加工精度，并缩短机床的热机时间，使机床更快地进入加工状态，节约时间成本。与此同时，通过实时补偿主轴的热位移还能够减少因热膨胀引起的过度磨损和机械应力，从而延长设备的使用寿命，并减少因热位移引起的停机时间和返工，提高整体生产效率。并且，通过位移检测装置1检测主轴的热位移情况，热补偿装置减少了不必要的组件和连接，使得整体结构更加简洁。将位移检测装置1设置在刀柄100上，便于安装和调试，缩短设备上线时间的同时，还便于后期维护。而且该装置还能够根据不同机床的需求灵活配置，提高了装置的适应性和可扩展性。此外，将位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101平行设置，能够准确测量两者间的竖直距离，从而实时监测主轴的热位移。这种设计减少了因安装角度不当造成的误差，确保了测量的可靠性。通过控制装置与位移检测装置1的直接连接，减少了信号传输的复杂性，降低了信号在传输过程中受到电磁干扰或噪音的可能性。控制装置通过实时获取位移检测装置的数据，使得系统能够快速反应，根据实际的热位移情况进行调整，进一步增强了抗干扰能力。此外，控制装置能够适应各种运行条件下的变化，提高系统作业的灵活性和精确性。本发明的机床电主轴的热补偿装置能有效解决现有技术中的机床电主轴的热补偿装置，结构复杂和抗干扰能力较差的技术问题。

可选地，位移检测装置1为位移传感器，优选为电涡流位移传感器。

可选地，刀柄100的检测面101为刀柄100的平端面，且位移检测装置1的检测部的边缘位于刀柄100的检测面101的边缘的内侧位置，进而使得位移检测装置1的检测部的边缘不能凸出于刀柄100的检测面101的边缘。

进一步地，刀柄100的检测面位于位移检测装置1的检测部的上方。

可选地，控制装置为可编程逻辑控制器（PLC）。

可选地，主轴可以理解为机床的电主轴的轴心。以通过主轴转动带动刀柄100进行转动。

具体地，如图1至图3所示，热补偿装置还包括：固定装置2，固定装置2沿竖直方向可移动地套设在刀柄100上；固定装置2的安装面20与刀柄100的检测面101相对设置；位移检测装置1的检测部安装在固定装置2的安装面20，以通过固定装置2沿竖直方向移动，调整位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101之间的初始距离。采用这样的结构设置，通过设置固定装置2，位移检测装置1的检测部可以通过固定装置2安装在刀柄100上。固定装置2能够沿竖直方向相对于刀柄100可移动，从而可以调整位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101之间的初始距离。这一设计减少了初始校准所需的时间和复杂度，提高了工作效率。同时，固定装置2的可移动性使得装置能够适应不同长度和类型的刀具，具有更高的灵活性和通用性。此外，通过精确调整初始距离，可以减少因外界因素（如振动或温度变化）引起的测量误差，从而提供更加稳定的工作环境。

进一步地，固定装置2的安装面20呈现水平面状态，固定装置2的安装面20与刀柄100的检测面101相互平行分布。

可选地，在调整位移检测装置1的检测部与刀柄100的检测面101之间的初始距离时，固定装置2沿竖直方向往复移动。当完成调整后，固定装置2将保持静止状态。

具体地，如图2和图3所示，固定装置2的安装面20上开设有通孔21和至少一个安装槽22，通孔21沿竖直方向延伸，通孔21的轴线与刀柄100的轴线平行设置，固定装置2以通过通孔21套设在刀柄100上；至少一个安装槽22与通孔21间隔设置，且至少一个安装槽22与刀柄100的检测面101相对设置；位移检测装置1包括至少一个线圈11，至少一个线圈11以形成位移检测装置1的检测部；线圈11与安装槽22一一对应设置，线圈11安装在对应的安装槽22内；线圈11与刀柄100的检测面101相对且平行设置。采用这样的结构设置，通过设置通孔21便于固定装置2套设在刀柄100上，通过设置安装槽22且安装槽22与线圈11对应，便于将线圈11安装在相应的安装槽22内，从而确保线圈11位置的准确性。此外，线圈11与刀柄100的检测面101平行且相对设置，能够保证检测的准确性，防止出现检测误差。

可选地，安装槽22为多个，多个安装槽22绕通孔21的周向方向均匀间隔设置，线圈11为多个，多个线圈11与多个安装槽22一一对应设置。

进一步地，固定装置2为对称结构，固定装置2具有中心对称线，固定装置2的中心对称线分别与主轴的轴线方向和刀柄100的轴线平行设置。通孔21的轴线方向与固定装置2的中心对称线重合设置。

可选地，通孔21的轴线与刀柄100的轴线重合设置，且通孔21的直径大于刀柄100的刀柄本体102的直径。这样，在刀柄100随主轴转动时，通孔21能够对刀柄100起到避让作用，从而有效防止干涉和摩擦。

具体地，热补偿装置还包括：灌封材料，灌封材料灌注到安装槽22内，以通过灌封材料将线圈11固定在相应的安装槽22内。采用这样的结构设置，通过将灌封材料灌注到安装槽22内，能够有效固定线圈11，确保其在安装槽22内的位置稳定，减少由于振动或机械运动引起的位移。灌封材料的应用提高了线圈11的抗冲击和抗磨损能力，延长了设备的使用寿命。并且通过灌封，使得线圈11与外部环境之间的接触减少，从而降低了湿气、灰尘和其他污染物对检测精度的影响。

可选地，灌封材料为环氧树脂。

具体地，如图2、图3和图6所示，刀柄100包括刀柄本体102和定位环103，定位环103套设在刀柄本体102上，定位环103分别与刀柄本体102和主轴同轴设置，定位环103的底端面以形成刀柄100的检测面101；安装槽22的横截面为圆形，通孔21的轴线至安装槽22的边缘的距离小于定位环103的外径；定位环103的壁厚（附图6中D1为定位环103的壁厚）大于线圈11的外径。采用这样的结构设置，定位环103与刀柄本体102及主轴同轴设置，确保了刀具与主轴的精确对中。这种同轴设计有效减少了加工过程中的振动和偏差，提高了加工精度。定位环103的底端面形成刀柄100的检测面101，为其提供了一个稳定且可靠的基准面，从而确保检测面101的一致性和可靠性，避免因表面不平整引起的测量误差。此外，设计通孔21的轴线到安装槽22边缘的距离小于定位环103的外径，确保各个安装槽22位于检测面101边缘的内侧位置，防止线圈11的边缘凸出于检测面101的边缘，这样设计可以减少外部干扰和噪声，提高信号采集的稳定性。同时，定位环103的壁厚大于线圈11的外径，进而进一步地确保线圈11始终位于检测面101的边缘的内侧位置，从而消除边缘效应对各个线圈11输出信号的不良影响。提高了位移检测装置1的检测精度。

可选地，定位环103的壁厚应大于线圈11的外径的3倍。

具体地，如图2、图7和图8所示，固定装置2的侧壁上设有至少一个出线孔23，出线孔23分别与安装槽22和线圈11一一对应设置，出线孔23与相对应的安装槽22连通；位移检测装置1还包括：至少一个信号线和处理器12，信号线与线圈11一一对应设置，信号线的一端与相对应的线圈11连接，信号线的另一端依次穿过安装槽22和出线孔23位于固定装置2的外侧；处理器12与信号线远离相对应的线圈11的一端连接，处理器12以通过信号线接收相对应的线圈11检测到的数据；处理器12以用于对线圈11检测到的数据进行处理。采用这样的结构设置，出线孔23位于固定装置2的侧壁上，使得信号线可以有序地穿过安装槽22和出线孔23，避免了线缆杂乱无章的问题，从而提高了装置的整洁度，还便于管理和维护。处理器12通过信号线接收相对应的线圈11检测到的数据，进而处理器12能够快速处理接收到的数据，并根据需要调整主轴的位置，实现误差补偿，从而提高了装置的响应速度。

进一步地，各个信号线位于固定装置2外侧的一端通过航空插座与处理器12连接。

进一步地，如图8和图9所示，处理器12包括放置仓121和电路板，电路板位于放置仓121内，以通过放置仓121对电路板进行保护。电路板以通过各个信号线与各个线圈11连接，电路板以用于接收各个线圈11检测的信号，并将各个线圈11检测到的信号进行信号放大等处理，最终得到检测到的检测部与检测面之间的距离，从而检测出主轴的热位移量，将检测出的结果传输至控制装置。

进一步地，处理器12设置在轴体组件200的侧壁上。

进一步地，固定装置2的安装面20上开设有调节槽24，调节槽24与安装槽22一一对应设置，调节槽24分别与相对应的安装槽22和出线孔23相连通，且调节槽24位于安装槽22远离通孔21的一侧。信号线的一端与相对应的线圈11连接后，信号线的另一端依次穿过安装槽22、调节槽24和出线孔与处理器12连接，通过设置调节槽24，以便于在调节槽24内调节相对应的信号线与线圈11输出端和输入端的位置，且通过调节槽24对相对应的信号线与线圈11输出端和输入端进行固定。除此之外，还便于信号线与线圈11的安装和后期维护。

具体地，如图1所示，机床的电主轴300包括轴体组件200和主轴，轴体组件200内设有放置腔，主轴的至少部分可转动地设置在放置腔内；热补偿装置还包括：支撑装置3，支撑装置3安装在轴体组件200上；支撑装置3与固定装置2连接，且固定装置2相对于支撑装置3可活动地设置。采用这样的结构设置，将支撑装置3安装在轴体组件200上，为固定装置2提供了稳固的机械支撑。这种稳固的支撑减少了加工过程中因振动引起的误差，提高了系统的稳定性和可靠性。同时，固定装置2相对于支撑装置3可活动地设置，使得可以根据实际需要灵活调整固定装置2的位置，从而确保其相对于刀柄100的位置精确，进而确定位移检测装置1的检测部相对于检测面101的位置。这一设计也避免了固定装置2对刀柄的干涉，确保了加工过程的顺利进行。

可选地，固定装置2和支撑装置3均采用具有低热膨胀和良好刚性的材料制成，例如钢材、陶瓷材料等。采用这种材质，能够在主轴高度运转过程中，使固定装置2和支撑装置3自身的热位移控制在最小范围内。

具体地，如图1、图4和图5所示，支撑装置3包括：第一支撑架31和第二支撑架32，第一支撑架31和第二支撑架32安装在轴体组件200上，第一支撑架31和第二支撑架32分别位于固定装置2的两侧，且第一支撑架31和第二支撑架32相对设置；热补偿装置还包括：第一连杆4和第二连杆5，第一连杆4和第二连杆5同轴设置，第一连杆4和第二连杆5沿竖直方向分别位置可调节地安装在第一支撑架31和第二支撑架32上，第一连杆4远离第一支撑架31的一端和第二连杆5远离第二支撑架32的一端均与固定装置2可拆卸地连接；以在调节第一连杆4相对于第一支撑架31的位置和第二连杆5相对于第二支撑架32的位置时，带动固定装置2沿竖直方向进行移动。采用这样的结构设置，第一支撑架31和第二支撑架32分别安装在轴体组件200上，为整个热补偿装置提供了稳固的机械支撑。提高了系统的稳定性和可靠性。第一连杆4和第二连杆5同轴设置，确保了固定装置2在竖直方向上的移动是平滑且对称的。这种同轴设计保证了固定装置2在移动过程中不会发生偏斜，保持了高精度的位移检测。与此同时，第一连杆4和第二连杆5沿竖直方向可调节地安装在第一支撑架31和第二支撑架32上，使得固定装置2的高度能够灵活调整。通过这种设计，可以确保位移检测装置1的检测部与检测面101之间的距离调整为预设值。此外，第一连杆4和第二连杆5均与固定装置2可拆卸地连接，能有便于根据实际需求更换和安装固定装置2，从而降低了维护难度和成本。

进一步地，固定装置2上设有两个连接孔25，两个连接孔25间隔设置在固定装置2的侧壁上，两个连接孔25相对设置，两个连接孔25内均设有内螺纹，第一连杆4靠近固定装置2的一端和第二连杆5靠近固定装置2的一端均设有与内螺纹相适配的外螺纹，以通过螺纹连接，使第一连杆4和第二连杆5均与固定装置2可拆卸地连接。

具体地，如图1、图4和图5所示，第一支撑架31上设有多个第一安装孔310，各个第一安装孔310沿竖直方向间隔设置；第二支撑架32上设有多个第二安装孔320，各个第二安装孔320沿竖直方向间隔设置；各个第一安装孔310与各个第二安装孔320一一对应设置；其中，以通过第一连杆4远离固定装置2的一端穿设在各个第一安装孔310中的任一个第一安装孔310上；第二连杆5远离固定装置2的一端穿设在相对应的第二安装孔320上，使固定装置2分别与第一支撑架31和第二支撑架32连接。采用这样的结构设置，多个第一安装孔310和第二安装孔320沿竖直方向间隔设置，提供了多个高度选择点。用户可以根据实际需要选择合适的第一安装孔310和第二安装孔320进行连接，实现精确的高度调整。各个第一安装孔310与各个第二安装孔320一一对应，确保了固定装置2的安装面与检测面水平设置，以及保证了固定装置2在移动过程中不会发生偏斜，保持了高精度的位移检测。由于有多个安装孔可供选择，初始校准时可以通过简单选择合适的安装孔来优化固定装置2的高度。这种灵活性使得校准过程更加简便快捷，减少了初始设置的时间和复杂度。当需要更换或检修固定装置2或其上的组件时，可以通过拆卸第一连杆4和第二连杆5轻松拆卸和重新安装固定装置2，降低了维护难度和成本。

具体地，如图1、图4和图5所示，第一支撑架31具有第一安装部311和第一连接部312，第一安装部311与第一连接部312连接，且第一连接部312位于第一安装部311的下方；第一安装部311以用于与轴体组件200固定连接；第一连接部312沿竖直方向延伸，第一连接部312上设有多个第一安装孔310，各个第一安装孔310沿第一连接部312的延伸方向间隔分布；第二支撑架32具有第二安装部321和第二连接部322，第二安装部321与第二连接部322连接，且第二连接部322位于第二安装部321的下方；第二安装部321以用于与轴体组件200固定连接；第二连接部322沿竖直方向延伸，第二连接部322上设有多个第二安装孔320，各个第二安装孔320沿第二连接部322的延伸方向间隔分布；第一连接部312与第二连接部322相对设置。采用这样的结构设置，第一安装部311和第二安装部321分别与轴体组件200固定连接，确保了整个支撑装置的牢固性，减少了因振动或外力引起的位移。第一连接部312和第二连接部322上设有多个沿竖直方向间隔分布的第一安装孔310和第二安装孔320，为固定装置2提供了多个高度选择点，实现精确的高度调整。

进一步地，轴体组件200包括第一轴体201和第二轴体202，第一轴体201以通过法兰件203与第二轴体202连接，以围成用于放置主轴的至少部分的放置腔。第一支撑架31和第二支撑架32安装在法兰件203上。

可选地，放置腔为对称结构，放置腔具有中心对称线，放置腔的中心对称线与主轴的轴线同轴设置。

进一步地，如图4所示，第一安装部311沿预设方向延伸，第一安装部311的延伸方向与第一连接部312的延伸方向垂直设置，第一安装部311上设有第一开口槽313，第一开口槽313沿第一安装部311的延伸方向延伸。热补偿装置还包括：第一紧固件，第一紧固件的限位端位于第一安装部311的下方，第一紧固件的连接部穿设在第一开口槽313内。当第一支撑架31以通过放置在第一开口槽313内的第一紧固件安装在法兰件203上时，第一紧固件的限位端与第一安装部311的底端面进行抵接。

进一步地，如图5所示，第二安装部321沿预设方向延伸，第二安装部321的延伸方向与第二连接部322的延伸方向垂直设置，第二安装部321上设有第二开口槽323，第二开口槽323沿第二安装部321的延伸方向延伸。热补偿装置还包括：第二紧固件，第二紧固件的限位端位于第二安装部321的下方，第二紧固件的连接部穿设在第二开口槽323内。当第二支撑架32以通过放置在第二开口槽323内的第二紧固件安装在法兰件203上时，第二紧固件的限位端与第二安装部321的底端面进行抵接。

可选地，调整位移检测装置1的检测部与检测面101之间距离的过程为：

首先，先将各个线圈11安装在固定装置2上，且各个线圈11与处理器完成连接。与此同时将第一支撑架31和第二支撑架32安装在法兰件203上，第一支撑架31和第二支撑架32分别位于刀柄100的两侧，且第一支撑架31的第一连接部312和第二支撑架32的第二连接部322相对设置。

其次，固定装置2以通过通孔21套设在刀柄100的刀柄本体102上，紧接着，开启位移检测装置1，并通过沿竖直方向移动固定装置2，通过位移检测装置1的检测的数据调整位移检测装置1的检测部相对于检测面101的位置，当位移检测装置1的检测部与检测面101的距离相对应的输出电压达到设定值时，第一连杆4和第二连杆5分别穿过对应的第一安装孔310和第二安装孔320与固定装置2连接，以将固定装置2固定在该位置上，该位置为安装初始位。从而完成调整工作。并将该距离对应的输出电压作为基准电压，便于后续检测主轴的热位移。

本发明提供了一种数控机床，其特征在于，包括：上述实施例的热补偿装置。采用这样的结构设置，数控机床通过设置热补偿装置的有益效果为上述实施例的热补偿装置所达到的有益效果，此处不在进行赘述。

本发明提供了一种热补偿方法，热补偿方法应用于上述的热补偿装置；如图9所示，热补偿方法包括：

S11、机床运行前，确定位移检测装置1的初始输出电压。

S12、当机床运行后，获取位移检测装置1的当前输出电压。

S13、以根据位移检测装置1的当前输出电压和位移检测装置1的初始输出电压，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，以实现误差补偿。其中，n为位移检测装置1的检测次数，n≥1。

采用这样的控制方法，在机床运行前，确定位移检测装置1的初始输出电压，能够为为后续的误差补偿提供了基准。当机床运行后，通过实时获取位移检测装置1的当前输出电压，能够实时监测主轴的热膨胀情况。以根据位移检测装置1的当前输出电压和位移检测装置1的初始输出电压，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，实现了动态误差补偿，确保了刀具保持在正确的位置上，从而显著减少因温度变化引起的加工误差，提升工件表面加工精度，并缩短机床的热机时间，使机床更快地进入加工状态，节约时间成本。此外，通过实时调整主轴的位置，减少了因热膨胀引起的振动和不稳定因素，确保了加工过程中的稳定性，进一步降低了加工误差。通过根据位移检测装置1的当前输出电压和位移检测装置1的初始输出电压，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，实现了精确的误差补偿。这种方法不仅增强了系统的稳定性和可靠性，还简化了操作流程，提升了系统的灵活性和效率。

如图10所示，电涡流位移传感器的量程为500微米，对应传感器的输出电压为0-10V，以通过沿竖直方向移动固定装置2来调整位移检测装置1的检测部相对于检测面101的距离，使位移检测装置1的检测部相对于检测面101的距离小于电涡流位移传感器的量程之内的同时，使位移检测装置1的检测部相对于检测面101的距离对应的输出电压达到预设电压值，当达到位移检测装置1的检测部相对于检测面101的距离对应的输出电压达到预设电压值时，将固定装置2固定在该位置处，并且将该输出电压作为位移检测装置1的初始输出电压。例如，电涡流位移传感器的量程为500微米时，将位移检测装置1的检测部相对于检测面101的距离调整至250微米，从而确定位移检测装置1的初始输出电压为5V。

为进一步确保热补偿的精确性，在确定位移检测装置1的当前输出电压过程中，采用了多线圈协同检测和数据处理的方法。具体步骤如下：

信号采集：当线圈11为多个时，各个线圈11检测到的信号均发送给处理器12。

信号处理：处理器12对每个线圈11检测到的信号进行处理，并将其转换为相应的电压信号。

数据融合：处理器12计算所有线圈11的电压信号的平均值，作为当前输出电压。

通过这种方法，不仅提高了检测数据的准确性和可靠性，还增强了系统的抗干扰能力，确保了主轴热补偿的高精度和稳定性。

具体地，以根据位移检测装置1的当前输出电压和位移检测装置1的初始输出电压，适应性地调整主轴在竖直方向的位置，以实现误差补偿的方法，包括：计算当前输出电压与初始输出电压的第一电压差；以将第一电压差的绝对值与位移检测装置1的灵敏度进行比较，并根据第一电压差，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向；以根据第一电压差的绝对值与位移检测装置1的灵敏度的比较结果，和确定的误差补偿方向，调整主轴在竖直方向的位置；其中，位移检测装置1的灵敏度的单位为。采用这样的控制方法，通过将当前输出电压与初始输出电压的第一电压差与位移检测装置1的灵敏度进行比较，可实现微米级别的热补偿，从而高效精准得完成主轴热位移补偿操作，进而提升工件表面加工精度及缩短机床热机时间。并且在加工过程中不断采集电压数据，确保了补偿的及时性和准确性。

其中，位移检测装置1的灵敏度即为电涡流位移传感器的灵敏度。该灵敏度指的是是指该装置（即电涡流位移传感器）对单位位移变化的响应能力，具体来说是每单位位移变化引起的输出信号（如电压）的变化量。其单位通常为“电压/位移”，例如。灵敏度反映了位移检测装置对微小位移变化的感知和响应精度。

具体地，以根据第一电压差的绝对值与位移检测装置1的灵敏度的比较结果，和确定的误差补偿方向，调整主轴在竖直方向的位置的方法，包括：当1，且确定主轴的误差补偿方向为竖直向上时，控制主轴向上运动1；当1，且确定主轴的误差补偿方向为竖直向下时，控制主轴向下运动1。采用这样的控制方法，通过精确地依据第一电压差的绝对值与位移检测装置的灵敏度以及检测次数的比较结果，并结合确定好的误差补偿方向来调整主轴竖直位置，能够精准地对主轴在竖直方向上出现的偏差进行补偿。使得主轴在加工过程中尽可能地处于理想位置，从而提高加工工件的尺寸精度、形状精度等，保障加工质量。

其中，n为位移检测装置1的检测次数，n≥1。

可选地，本实施例中的热补偿方法采用等差数列进行补偿。

具体地，以根据第一电压差，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向的方法，包括：以根据第一电压差，判断主轴的热位移方向；以根据主轴的热位移方向，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向；当主轴的热位移方向为竖直向上时，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向为竖直向下；当主轴的热位移方向为竖直向下时，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向为竖直向上。采用这样的控制方法，根据第一电压差，能够准备确定主轴的误差补偿方向，进而能够精确的位移补偿。

具体地，以根据第一电压差，判断主轴的热位移方向的方法，包括：当时，主轴的热位移方向为竖直向上；当时，主轴的热位移方向为竖直向下。采用这样的控制方法，能够准确判断热位移方向可以确保误差补偿的方向正确，避免了反向补偿导致的误差累积，进一步提高了加工精度。

可选地，从图10所示的位移检测装置1的位移量与位移检测装置1的输出电压可以看出，位移量越大，对应的位移检测装置1的输出电压越大。位移检测装置1的检测部位于检测面101的下方，进而，当位移检测装置1的检测部与检测面101的距离变大时，位移检测装置1的当前输出电压会变大，此时应为正值，且能够确定主轴的热位移方向是竖直向上运动，从而需要控制主轴向下运动，才能实现误差补偿。同理，当位移检测装置1的检测部与检测面101的距离变小时，位移检测装置1的当前输出电压会变小，此时应为负值，且能够确定主轴的热位移方向是竖直向下运动，从而需要控制主轴向上运动，才能实现误差补偿。

具体地，热补偿方法还包括：判断主轴的转速是否进行切换；当主轴的转速进行切换时，计算位移检测装置1的下一次输出电压与位移检测装置1的当前输出电压的第二电压差；以根据第二电压差，判断是否将位移检测装置1的下一次输出电压作为位移检测装置1的新初始输出电压；当将位移检测装置1的下一次输出电压作为位移检测装置1的新初始输出电压时，将新初始输出电压作为基准电压，重新开始主轴的热位移检测，并根据检测结果对主轴进行误差补偿。采用这样的控制方法，当主轴转速切换时，系统能够及时更新初始输出电压，确保后续的热位移检测基于最新的基准电压，从而避免因转速变化引起的误差累积。通过实时监测主轴的转速并动态调整基准电压，系统不仅能够更好地适应转速变化，还能保持高精度的加工能力。该热补偿方法实现了全速段的热位移补偿，适用于各类复杂工况，显著提升了加工精度和系统的可靠性。

可选地，在主轴切换转速时，位移检测装置的输出电压可能会发生阶跃变化。例如，当主轴从6000转速切换到12000转速时，获取的当前输出电压为5.14V，而下一次的输出电压降为5.10V。这表明主轴发生了显著的竖直向下热位移。此时，若想执行误差补偿，系统需要等待输出电压回升至5.14V才能进行补偿。进而导致误差补偿存在明显的时间延迟，无法实时纠正热位移，可能影响加工精度。并且延迟补偿可能导致加工过程中的短暂中断，进而影响整体生产效率和连续性。然而，通过上述方法在检测到显著的阶跃变化时，立即更新基准电压，能够确保后续的热位移检测基于最新的参考点，减少补偿延迟。

具体地，以根据第二电压差，判断是否将位移检测装置1的下一次输出电压作为位移检测装置1的新初始输出电压的方法，包括：以将第二电压差与预设阈值进行比较；当时，将位移检测装置1的下一次输出电压作为位移检测装置1的新初始输出电压。采用这样的控制方法，通过将第二电压差与预设阈值进行比较，可以及时调整初始输出电压，从而使后续的测量基于更加准确的基准开展。这种方法有效减少了因基准偏差导致的测量误差，显著提升了测量的准确性和可靠性。通过动态调整基准电压，避免了因基准偏差累积而引起的测量误差，提高了整个系统的测量精度。

可选地，热补偿方法的具体步骤为：

其中，位移检测装置1的灵敏度为14mv/μm。

步骤1、在机床运行前，先调整位移检测装置1的检测部与检测面101之间的距离，以将位移检测装置1的检测部移动至安装初始位上，并且位移检测装置1采集该安装初始位对应的输出电压。确定该输出电压为位移检测装置1的初始输出电压。

步骤2、在机床运行后，主轴进行运转后，位移检测装置1以每秒2000个电压值的采样率持续采集输出电压，同时，将采集到的当前输出电压与初始输出电压进行比较，从而检测主轴是否产生热位移，以及根据当前输出电压与初始输出电压的第一电压差，确定主轴在竖直方向的误差补偿方向。

具体的比较过程为：

步骤21、当时，主轴的热位移方向为竖直向上，则确定主轴的误差补偿方向为竖直向下；当时，主轴的热位移方向为竖直向下，则确定主轴的误差补偿方向为竖直向上。与此同时，判断是否大于等于1。

步骤22、若大于等于1时，则根据根据确定的主轴的误差补偿方向，控制主轴向上或向下运动1。若大于等于1时，则根据根据确定的主轴的误差补偿方向，控制主轴向上或向下运动1。以此类推，若大于等于1时，就控制主轴向上或向下运动1。

其中，主轴正常工作时，在主轴产生的热位移方向为竖直向下时，后续的主轴的热位移方向均为竖直向下。反之，一样。与此同时，当确定的主轴的误差补偿方向为竖直向上时，位移检测装置1的电路板会向发送一个高电平脉冲信号给PLC，PLC控制主轴向上运动。当确定的主轴的误差补偿方向为竖直向下时，位移检测装置1的电路板会向发送一个低电平脉冲信号给PLC，PLC控制主轴向下运动。

步骤23、在误差补偿过程中，热补偿装置的计数模块会对位移检测装置1的检测次数进行累加。

步骤3、在主轴转动过程中，会实时检测主轴的转速，当主轴切换转速时，位移检测装置1的输出电压发生阶跃变化，此时会判断位移检测装置1的下一次输出电压与位移检测装置1的当前输出电压的第二电压差是否大于等于预设阈值，若大于，则将位移检测装置1的下一次输出电压作为位移检测装置1的新初始输出电压。此时，将计数模块中的位移检测装置1的检测次数n进行重置，且重置成1。位移检测装置1的后续的输出电压的次数从1开始计数，从而开始新一轮等差数列补偿。

步骤4、当机床完成加工时，位移检测装置1切断电源，处于关闭状态。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适若情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应若指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (17)

1.一种机床电主轴的热补偿装置，其特征在于，包括：

位移检测装置（1），所述位移检测装置（1）的检测部设置在与所述主轴连接的刀柄（100）上，所述位移检测装置（1）的检测部与所述刀柄（100）的检测面（101）沿竖直方向间隔设置，且所述位移检测装置（1）的检测部与所述刀柄（100）的检测面（101）相对且平行设置；所述位移检测装置（1）以通过检测所述位移检测装置（1）的检测部与所述刀柄（100）的检测面（101）的距离变化，检测所述主轴在所述竖直方向的热位移；

控制装置，与所述位移检测装置（1）连接，所述控制装置以用于获取所述位移检测装置（1）检测到的数据，且以根据所述位移检测装置（1）检测到的数据，适应性地调整所述主轴在所述竖直方向的位置，以实现误差补偿。

2.根据权利要求1所述的热补偿装置，其特征在于，所述热补偿装置还包括：固定装置（2），所述固定装置（2）沿所述竖直方向可移动地套设在所述刀柄（100）上；所述固定装置（2）的安装面（20）与所述刀柄（100）的检测面（101）相对设置；所述位移检测装置（1）的检测部安装在所述固定装置（2）的安装面（20），以通过所述固定装置（2）沿所述竖直方向移动，调整所述位移检测装置（1）的检测部与所述刀柄（100）的检测面（101）之间的初始距离。

3.根据权利要求2所述的热补偿装置，其特征在于，

所述固定装置（2）的安装面（20）上开设有通孔（21）和至少一个安装槽（22），所述通孔（21）沿所述竖直方向延伸，所述通孔（21）的轴线与所述刀柄（100）的轴线平行设置，所述固定装置（2）以通过所述通孔（21）套设在所述刀柄（100）上；至少一个所述安装槽（22）与所述通孔（21）间隔设置，且至少一个所述安装槽（22）与所述刀柄（100）的检测面（101）相对设置；

所述位移检测装置（1）包括至少一个线圈（11），至少一个所述线圈（11）以形成所述位移检测装置（1）的检测部；所述线圈（11）与所述安装槽（22）一一对应设置，所述线圈（11）安装在对应的所述安装槽（22）内；所述线圈（11）与所述刀柄（100）的检测面（101）相对且平行设置。

4.根据权利要求3所述的热补偿装置，其特征在于，

所述热补偿装置还包括：灌封材料，所述灌封材料灌注到所述安装槽（22）内，以通过所述灌封材料将所述线圈（11）固定在相应的安装槽（22）内；和/或，

所述刀柄（100）包括刀柄本体（102）和定位环（103），所述定位环（103）套设在所述刀柄本体（102）上，所述定位环（103）分别与所述刀柄本体（102）和所述主轴同轴设置，所述定位环（103）的底端面以形成所述刀柄（100）的检测面（101）；所述安装槽（22）的横截面为圆形，所述通孔（21）的轴线至所述安装槽（22）的边缘的距离小于所述定位环（103）的外径；所述定位环（103）的壁厚大于所述线圈（11）的外径。

5.根据权利要求3所述的热补偿装置，其特征在于，所述固定装置（2）的侧壁上设有至少一个出线孔（23），所述出线孔（23）分别与所述安装槽（22）和所述线圈（11）一一对应设置，所述出线孔（23）与相对应的所述安装槽（22）连通；所述位移检测装置（1）还包括：

至少一个信号线，所述信号线与所述线圈（11）一一对应设置，所述信号线的一端与相对应的所述线圈（11）连接，所述信号线的另一端依次穿过所述安装槽（22）和出线孔（23）位于所述固定装置（2）的外侧；

处理器（12），所述处理器（12）与所述信号线远离相对应的所述线圈（11）的一端连接，所述处理器（12）以通过所述信号线接收相对应的所述线圈（11）检测到的数据；所述处理器（12）以用于对所述线圈（11）检测到的数据进行处理。

6.根据权利要求2所述的热补偿装置，其特征在于，所述机床的电主轴（300）包括：轴体组件（200）和所述主轴，所述轴体组件（200）内设有放置腔，所述主轴的至少部分可转动地设置在所述放置腔内；所述热补偿装置还包括：支撑装置（3），所述支撑装置（3）安装在所述轴体组件（200）上；所述支撑装置（3）与所述固定装置（2）连接，且所述固定装置（2）相对于所述支撑装置（3）沿可活动地设置。

7.根据权利要求6所述的热补偿装置，其特征在于，

所述支撑装置（3）包括：第一支撑架（31）和第二支撑架（32），所述第一支撑架（31）和所述第二支撑架（32）安装在所述轴体组件（200）上，所述第一支撑架（31）和所述第二支撑架（32）分别位于所述固定装置（2）的两侧，且所述第一支撑架（31）和所述第二支撑架（32）相对设置；

所述热补偿装置还包括：第一连杆（4）和第二连杆（5），所述第一连杆（4）和所述第二连杆（5）同轴设置，所述第一连杆（4）和所述第二连杆（5）沿所述竖直方向分别位置可调节地安装在所述第一支撑架（31）和所述第二支撑架（32）上，所述第一连杆（4）远离所述第一支撑架（31）的一端和所述第二连杆（5）远离所述第二支撑架（32）的一端均与所述固定装置（2）可拆卸地连接；以在调节所述第一连杆（4）相对于所述第一支撑架（31）的位置和所述第二连杆（5）相对于所述第二支撑架（32）的位置时，带动所述固定装置（2）沿所述竖直方向进行移动。

8.根据权利要求7所述的热补偿装置，其特征在于，所述第一支撑架（31）上设有多个第一安装孔（310），各个所述第一安装孔（310）沿竖直方向间隔设置；所述第二支撑架（32）上设有多个第二安装孔（320），各个所述第二安装孔（320）沿竖直方向间隔设置；各个所述第一安装孔（310）与各个所述第二安装孔（320）一一对应设置；

其中，以通过所述第一连杆（4）远离所述固定装置（2）的一端穿设在各个所述第一安装孔（310）中的任一个所述第一安装孔（310）上；所述第二连杆（5）远离所述固定装置（2）的一端穿设在相对应的所述第二安装孔（320）上，使所述固定装置（2）分别与所述第一支撑架（31）和所述第二支撑架（32）连接。

9.根据权利要求8所述的热补偿装置，其特征在于，

所述第一支撑架（31）具有第一安装部（311）和第一连接部（312），所述第一安装部（311）与所述第一连接部（312）连接，且所述第一连接部（312）位于所述第一安装部（311）的下方；所述第一安装部（311）以用于与所述轴体组件（200）固定连接；所述第一连接部（312）沿所述竖直方向延伸，所述第一连接部（312）上设有多个所述第一安装孔（310），各个所述第一安装孔（310）沿所述第一连接部（312）的延伸方向间隔分布；

所述第二支撑架（32）具有第二安装部（321）和第二连接部（322），所述第二安装部（321）与所述第二连接部（322）连接，且所述第二连接部（322）位于所述第二安装部（321）的下方；所述第二安装部（321）以用于与所述轴体组件（200）固定连接；所述第二连接部（322）沿所述竖直方向延伸，所述第二连接部（322）上设有多个所述第二安装孔（320），各个所述第二安装孔（320）沿所述第二连接部（322）的延伸方向间隔分布；所述第一连接部（312）与所述第二连接部（322）相对设置。

10.一种数控机床，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的热补偿装置。

11.一种热补偿方法，其特征在于，所述热补偿方法应用于权利要求1至9中任一项所述的热补偿装置；所述热补偿方法包括：

机床运行前，确定位移检测装置（1）的初始输出电压；

当所述机床运行后，获取所述位移检测装置（1）的当前输出电压；

以根据所述位移检测装置（1）的当前输出电压和所述位移检测装置（1）的初始输出电压，适应性地调整所述主轴在所述竖直方向的位置，以实现误差补偿；

其中，n为所述位移检测装置（1）的检测次数，n≥1。

12.根据权利要求11所述的热补偿方法，其特征在于，所述以根据所述所述位移检测装置（1）的当前输出电压和所述位移检测装置（1）的初始输出电压，适应性地调整所述主轴在所述竖直方向的位置，以实现误差补偿的方法，包括：

计算所述当前输出电压与所述初始输出电压的第一电压差；

以将第一电压差的绝对值与所述位移检测装置（1）的灵敏度进行比较，并根据第一电压差，确定所述主轴在竖直方向的误差补偿方向；

以根据第一电压差的绝对值与所述位移检测装置（1）的灵敏度的比较结果，和确定的误差补偿方向，调整所述主轴在所述竖直方向的位置；

其中，所述位移检测装置（1）的灵敏度的单位为。

13.根据权利要求12所述的热补偿方法，其特征在于，所述以根据第一电压差的绝对值与所述位移检测装置（1）的灵敏度的比较结果，和确定的误差补偿方向，调整所述主轴在所述竖直方向的位置的方法，包括：

当1，且确定所述主轴的误差补偿方向为竖直向上时，控制所述主轴向上运动1；

当1，且确定所述主轴的误差补偿方向为竖直向下时，控制所述主轴向下运动1。

14.根据权利要求12所述的热补偿方法，其特征在于，所述以根据第一电压差，确定所述主轴在竖直方向的误差补偿方向的方法，包括：

以根据第一电压差，判断所述主轴的热位移方向；

以根据所述主轴的热位移方向，确定所述主轴在竖直方向的误差补偿方向；

当所述主轴的热位移方向为竖直向上时，确定所述主轴在竖直方向的误差补偿方向为竖直向下；

当所述主轴的热位移方向为竖直向下时，确定所述主轴在竖直方向的误差补偿方向为竖直向上。

15.根据权利要求14所述的热补偿方法，其特征在于，所述以根据第一电压差，判断所述主轴的热位移方向的方法，包括：

当时，所述主轴的热位移方向为竖直向上；

当时，所述主轴的热位移方向为竖直向下。

16.根据权利要求11所述的热补偿方法，其特征在于，所述热补偿方法还包括：

判断所述主轴的转速是否进行切换；

当所述主轴的转速进行切换时，计算所述位移检测装置（1）的下一次输出电压与所述位移检测装置（1）的当前输出电压的第二电压差；

以根据第二电压差，判断是否将所述位移检测装置（1）的下一次输出电压作为所述位移检测装置（1）的新初始输出电压；

当将所述位移检测装置（1）的下一次输出电压作为所述位移检测装置（1）的新初始输出电压时，将新初始输出电压作为基准电压，重新开始所述主轴的热位移检测，并根据检测结果对所述主轴进行误差补偿。

17.根据权利要求16所述的热补偿方法，其特征在于，所述以根据第二电压差，判断是否将所述位移检测装置（1）的下一次输出电压作为所述位移检测装置（1）的新初始输出电压的方法，包括：

以将第二电压差与预设阈值进行比较；

当时，将所述位移检测装置（1）的下一次输出电压作为所述位移检测装置（1）的新初始输出电压。