本發(fā)明涉及機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多機(jī)床溫差分析的機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展方向之一，尤其時面對模具加工市場時。數(shù)控機(jī)床的核心部件是運(yùn)動軸，其性能的好壞在很大程度上決定了整臺機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率。運(yùn)動軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動小、噪聲低、相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，不但轉(zhuǎn)速高、功率大，還有一系列控制運(yùn)動軸溫升與振動等機(jī)床運(yùn)行參數(shù)的功能，以確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和安全性。但將電機(jī)內(nèi)置于主軸部件后，不可避免的將會產(chǎn)生發(fā)熱問題，發(fā)熱導(dǎo)致的溫度升高將對機(jī)床運(yùn)動軸的溫度造成影響，若沒有及時進(jìn)行誤差補(bǔ)償，將對機(jī)床的加工精度造成影響，從而影響機(jī)床加工出的產(chǎn)品的效果和精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于多機(jī)床溫差分析的機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)。

本發(fā)明提出的基于多機(jī)床溫差分析的機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：

模型設(shè)定模塊，用于建立溫差形變模型；

溫度采集模塊，用于分別在t1時刻和t2時刻采集n個運(yùn)動中的機(jī)床的運(yùn)動軸的溫度，并計算出n個機(jī)床運(yùn)動軸在t1時刻和t2時刻的溫差，記為t1、t2、t3……tn；其中，t2>t1；

形變確定模塊，用于根據(jù)溫度采集模塊中n個機(jī)床運(yùn)動軸的溫度在t1時刻和t2時刻的溫度計算出平均溫差t0，并分別將t1、t2、t3……tn與t0進(jìn)行比較，且基于溫差形變模型計算當(dāng)前形變量l；

誤差補(bǔ)償模塊，用于判斷當(dāng)前形變量l是否超出誤差允許范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果對目標(biāo)運(yùn)動軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

優(yōu)選地，模型設(shè)定模塊中建立的溫差形變模塊為：

其中，1<a<b。

優(yōu)選地，溫度采集模塊具體用于：

利用n個溫度采集子模塊分別對n個運(yùn)動中的機(jī)床的運(yùn)動軸的溫度進(jìn)行采集，n個溫度采集子模塊與n個運(yùn)動中的機(jī)床一一對應(yīng)，且每一個溫度采集子模塊包括均多個溫度傳感器。

優(yōu)選地，形變確定模塊中，根據(jù)n個機(jī)床運(yùn)動軸的溫度在t1時刻和t2時刻的溫度計算出平均溫差t0具體包括：

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

優(yōu)選地，誤差補(bǔ)償模塊具體用于：

將當(dāng)前形變量l與預(yù)設(shè)形變量l0進(jìn)行比較來判斷l(xiāng)否超出誤差允許范圍，當(dāng)l≤xl0時，判定l在誤差允許范圍內(nèi)且無需進(jìn)行誤差補(bǔ)償，當(dāng)l>xl0時，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)明為減小外界環(huán)境因素對機(jī)床運(yùn)行中的運(yùn)動軸的實(shí)際溫度造成影響，將多個機(jī)床的平均溫升數(shù)值作為溫度分析的依據(jù)，如此，從多個機(jī)床自身運(yùn)行狀態(tài)和物理特性出發(fā)對每一個機(jī)床的溫度變化情況進(jìn)行分析，再根據(jù)溫度變化的分析結(jié)果確定機(jī)床的形變量，從而根據(jù)形變量對機(jī)床的運(yùn)動軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償，通過提高溫度變化情況的分析精度和準(zhǔn)確性來提高對形變量的確定精度，再提高誤差補(bǔ)償?shù)尼槍π院陀行?。進(jìn)一步地，在對每一個機(jī)床的溫度變化情況進(jìn)行分析時，本發(fā)明分別在兩個時刻采集每一個機(jī)床的溫度并計算出每一個機(jī)床在上述兩個時刻的溫差，再計算出平均溫差作為分析每一個機(jī)床溫差變化情況的基礎(chǔ)，如此，利用上述溫度分析方法有效地避免了在單個時間點(diǎn)采集溫度時存在溫度易受其它因素干擾的問題，提高了溫度分析的有效性，從而確保本系統(tǒng)對機(jī)床運(yùn)動軸誤差補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性，進(jìn)而保證機(jī)床的加工精度以及加工產(chǎn)品的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為一種基于多機(jī)床溫差分析的機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，圖1為本發(fā)明提出的一種基于多機(jī)床溫差分析的機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)。

參照圖1，本發(fā)明提出的基于多機(jī)床溫差分析的機(jī)床運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：

模型設(shè)定模塊，用于建立溫差形變模型；

溫度采集模塊，用于分別在t1時刻和t2時刻采集n個運(yùn)動中的機(jī)床的運(yùn)動軸的溫度，并計算出n個機(jī)床運(yùn)動軸在t1時刻和t2時刻的溫差，記為t1、t2、t3……tn；其中，t2>t1；

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

形變確定模塊，用于根據(jù)溫度采集模塊中n個機(jī)床運(yùn)動軸的溫度在t1時刻和t2時刻的溫度計算出平均溫差t0，并分別將t1、t2、t3……tn與t0進(jìn)行比較，且基于溫差形變模型計算當(dāng)前形變量l；

在計算平均溫差t0時，形變確定模塊根據(jù)下述公式進(jìn)行計算：

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

在上述計算過程中，除去n個溫差中的最大值和最小值有效地提高了平均溫差t0計算的精度，方便形變確定模塊根據(jù)每一個機(jī)床運(yùn)動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性。

誤差補(bǔ)償模塊，用于判斷當(dāng)前形變量l是否超出誤差允許范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果對目標(biāo)運(yùn)動軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

誤差補(bǔ)償模塊具體用于：

將當(dāng)前形變量l與預(yù)設(shè)形變量l0進(jìn)行比較來判斷l(xiāng)否超出誤差允許范圍，當(dāng)l≤xl0時，表明機(jī)床當(dāng)前形變量較小，該形變量對機(jī)床的加工精度影響較低，此時誤差補(bǔ)償模塊判定l在誤差允許范圍內(nèi)且無需進(jìn)行誤差補(bǔ)償，當(dāng)l>xl0時，表明機(jī)床當(dāng)前形變量較大，為避免上述形變量對機(jī)床的加工精度造成影響，誤差補(bǔ)償模塊判定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，模型設(shè)定模塊中建立的溫差形變模塊為：

其中，1<a<b。

將每一個機(jī)床t1時刻和t2時刻的溫差與平均進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果為機(jī)床選擇對應(yīng)的形變量，提高了形變量確定的針對性和有效性。當(dāng)目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動軸在兩個時刻的溫差較小時，則表明目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動軸運(yùn)動一段時間后，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)動軸在兩個時刻的溫差較大時，則表明在運(yùn)行一段時間后目標(biāo)機(jī)床的運(yùn)動軸的溫度上升率較大，即目標(biāo)機(jī)床運(yùn)動軸當(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，方便誤差補(bǔ)償模塊對每一個機(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性。

本實(shí)施方式為減小外界環(huán)境因素對機(jī)床運(yùn)行中的運(yùn)動軸的實(shí)際溫度造成影響，將多個機(jī)床的平均溫升數(shù)值作為溫度分析的依據(jù)，如此，從多個機(jī)床自身運(yùn)行狀態(tài)和物理特性出發(fā)對每一個機(jī)床的溫度變化情況進(jìn)行分析，再根據(jù)溫度變化的分析結(jié)果確定機(jī)床的形變量，從而根據(jù)形變量對機(jī)床的運(yùn)動軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償，通過提高溫度變化情況的分析精度和準(zhǔn)確性來提高對形變量的確定精度，再提高誤差補(bǔ)償?shù)尼槍π院陀行?。進(jìn)一步地，在對每一個機(jī)床的溫度變化情況進(jìn)行分析時，本實(shí)施方式分別在兩個時刻采集每一個機(jī)床的溫度并計算出每一個機(jī)床在上述兩個時刻的溫差，再計算出平均溫差作為分析每一個機(jī)床溫差變化情況的基礎(chǔ)，如此，利用上述溫度分析方法有效地避免了在單個時間點(diǎn)采集溫度時存在溫度易受其它因素干擾的問題，提高了溫度分析的有效性，從而確保本系統(tǒng)對機(jī)床運(yùn)動軸誤差補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性，進(jìn)而保證機(jī)床的加工精度以及加工產(chǎn)品的質(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)。