本發(fā)明涉及機(jī)床溫度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于平均溫差分析的機(jī)床運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

金屬材料具有“熱脹冷縮”的性質(zhì)，該特性在物理學(xué)上通常用熱膨脹系數(shù)描述。目前，數(shù)控機(jī)床的床身、立柱、拖板等導(dǎo)軌基礎(chǔ)件和滾珠絲杠等傳動(dòng)部件均是由金屬材料制成，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)的發(fā)熱、運(yùn)動(dòng)部件摩擦發(fā)熱以及環(huán)境溫度的變化，均會(huì)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸位置產(chǎn)生附加誤差，上述情況將直接影響機(jī)床的定位精度，從而影響工件的加工精度。

因此，需要在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度進(jìn)行精確的檢測(cè)，并基于機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化來(lái)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償，保證機(jī)床對(duì)工件的加工精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于平均溫差分析的機(jī)床運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。

本發(fā)明提出的基于平均溫差分析的機(jī)床運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

s1、建立溫差形變模型；

s2、分別在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻采集n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度，并計(jì)算出n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫差，記為t1、t2、t3……tn；其中，t2>t1；

s3、根據(jù)n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫度計(jì)算出平均溫差t0，并分別計(jì)算出t1、t2、t3……tn與t0的差值t，再基于溫差形變模型計(jì)算當(dāng)前形變量l；

s4、判斷當(dāng)前形變量l是否超出誤差允許范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

優(yōu)選地，步驟s1中溫差形變模型具體包括：

其中，1<a<b。

優(yōu)選地，步驟s2中，采集n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度具體包括：

利用n個(gè)溫度采集模塊分別對(duì)n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度進(jìn)行采集，n個(gè)溫度采集模塊與n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床一一對(duì)應(yīng)，且每一個(gè)溫度采集模塊包括多個(gè)溫度傳感器。

優(yōu)選地，步驟s3中，根據(jù)n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫度計(jì)算出平均溫差t0具體包括：

其中，tmax＝max(t1,t2,t3······tn)，tmin＝min(t1,t2,t3······tn)。

優(yōu)選地，步驟s4具體包括：

將當(dāng)前形變量l與預(yù)設(shè)形變量l0進(jìn)行比較來(lái)判斷l(xiāng)否超出誤差允許范圍，當(dāng)l≤xl0時(shí)，判定l在誤差允許范圍內(nèi)且無(wú)需進(jìn)行誤差補(bǔ)償，當(dāng)l>xl0時(shí)，判定l超出誤差允許范圍并進(jìn)行誤差補(bǔ)償，誤差補(bǔ)償值為當(dāng)前形變量l；

其中，x為預(yù)設(shè)值且x>1。

本發(fā)明首先分別在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)采集n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度，并記錄n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度差，記錄n個(gè)溫度差可以分析出在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)之內(nèi)的時(shí)間段中n個(gè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化的平均值，進(jìn)而將上述平均值作為分析每一個(gè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化情況的依據(jù)，有效地防止了外界環(huán)境因素對(duì)溫度采集和變化的干擾，提高了對(duì)每一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化進(jìn)行分析的有效性和精度；然后分析每一個(gè)機(jī)床在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的溫差與平均溫差之間的關(guān)系，并根據(jù)目標(biāo)機(jī)床的溫差與平均溫差之間的差值范圍確定目標(biāo)機(jī)床在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)溫度變化情況并為目標(biāo)機(jī)床選擇形變量，如此，通過(guò)利用多個(gè)機(jī)床的平均溫升情況作為判斷目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸溫度變化趨勢(shì)的依據(jù)有效地提高了對(duì)機(jī)床形變量選擇的精度，從而方便系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床實(shí)際形變量對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償，提高了誤差補(bǔ)償?shù)尼槍?duì)性和有效性，從而提高機(jī)床的加工精度和加工質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為一種基于平均溫差分析的機(jī)床運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法的步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，圖1為本發(fā)明提出的一種基于平均溫差分析的機(jī)床運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的基于平均溫差分析的機(jī)床運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

s1、建立溫差形變模型；

s2、分別在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻采集n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度，并計(jì)算出n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫差，記為t1、t2、t3……tn；其中，t2>t1；

本實(shí)施方式中，利用n個(gè)溫度采集模塊分別對(duì)n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度進(jìn)行采集，n個(gè)溫度采集模塊與n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床一一對(duì)應(yīng)，一個(gè)溫度采集模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床，可以提高每一個(gè)溫度采集模塊對(duì)每一個(gè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度采集的精度和準(zhǔn)確性，為分析每一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化情況提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)；且每一個(gè)溫度采集模塊包括多個(gè)溫度傳感器，設(shè)置多個(gè)溫度傳感器可從不同位置不同角度對(duì)每一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸溫度進(jìn)行采集，進(jìn)一步提高了溫度采集結(jié)果的精確性。

s3、根據(jù)n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫度計(jì)算出平均溫差t0，并分別計(jì)算出t1、t2、t3……tn與t0的差值t，再基于溫差形變模型計(jì)算當(dāng)前形變量l；

步驟s3中，根據(jù)n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度在t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫度計(jì)算出平均溫差t0具體包括：

其中，tmax＝max(t1,t2,t3······tn)，tmin＝min(t1,t2,t3······tn)；

在上述計(jì)算過(guò)程中，除去n個(gè)溫差中的最大值和最小值有效地提高了平均溫差t0計(jì)算的精度，方便根據(jù)每一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫差與平均溫差間的關(guān)系確定合適的形變量，提高形變量確定的針對(duì)性。

s4、判斷當(dāng)前形變量l是否超出誤差允許范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

步驟s4具體包括：

將當(dāng)前形變量l與預(yù)設(shè)形變量l0進(jìn)行比較來(lái)判斷l(xiāng)否超出誤差允許范圍，當(dāng)l≤xl0時(shí)，表明機(jī)床當(dāng)前形變量較小，該形變量對(duì)機(jī)床的加工精度影響較低，此時(shí)判定l在誤差允許范圍內(nèi)且無(wú)需進(jìn)行誤差補(bǔ)償，當(dāng)l>xl0時(shí)，表明機(jī)床當(dāng)前形變量較大，為避免上述形變量對(duì)機(jī)床的加工精度造成影響，判定l超出誤差允許范圍并進(jìn)行誤差補(bǔ)償，誤差補(bǔ)償值為當(dāng)前形變量l，使機(jī)床的加工精度保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，保證機(jī)床加工出的產(chǎn)品的質(zhì)量和精度；其中，x為預(yù)設(shè)值且x>1。

本實(shí)施方式中，步驟s1中溫差形變模型具體包括：

其中，1<a<b。

將每一個(gè)機(jī)床t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的溫差與平均進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果為機(jī)床選擇對(duì)應(yīng)的形變量，提高了形變量確定的針對(duì)性和有效性。當(dāng)目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸在兩個(gè)時(shí)刻的溫差較小時(shí)，則表明目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，溫度上升的頻率較小，則為其分配較小的形變量；當(dāng)目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸在兩個(gè)時(shí)刻的溫差較大時(shí)，則表明在運(yùn)行一段時(shí)間后目標(biāo)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度上升率較大，即目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸當(dāng)前的溫度較高，根據(jù)熱膨脹原理為其分配加大的形變量，方便對(duì)每一個(gè)機(jī)床的實(shí)際形變量作進(jìn)一步分析。上述溫差形變模塊可根據(jù)多次試驗(yàn)和機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，有利于提高形變量分配的有效性和針對(duì)性。

本實(shí)施方式首先分別在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)采集n個(gè)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度，并記錄n個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度差，記錄n個(gè)溫度差可以分析出在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)之內(nèi)的時(shí)間段中n個(gè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化的平均值，進(jìn)而將上述平均值作為分析每一個(gè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化情況的依據(jù)，有效地防止了外界環(huán)境因素對(duì)溫度采集和變化的干擾，提高了對(duì)每一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的溫度變化進(jìn)行分析的有效性和精度；然后分析每一個(gè)機(jī)床在兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的溫差與平均溫差之間的關(guān)系，并根據(jù)目標(biāo)機(jī)床的溫差與平均溫差之間的差值范圍確定目標(biāo)機(jī)床在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)溫度變化情況并為目標(biāo)機(jī)床選擇形變量，如此，通過(guò)利用多個(gè)機(jī)床的平均溫升情況作為判斷目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸溫度變化趨勢(shì)的依據(jù)有效地提高了對(duì)機(jī)床形變量選擇的精度，從而方便系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床實(shí)際形變量對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償，提高了誤差補(bǔ)償?shù)尼槍?duì)性和有效性，從而提高機(jī)床的加工精度和加工質(zhì)量。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。