一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，包括以下步驟：S1、建立溫差計算模型；S2、獲得機床目標(biāo)運動軸運動狀態(tài)，根據(jù)運動狀態(tài)結(jié)合溫差計算模型計算當(dāng)前溫差；S3、根據(jù)當(dāng)前溫差計算當(dāng)前形變量；S4、獲得誤差允許范圍；S5、判斷當(dāng)前形變量是否超出誤差允許范圍；S6、根據(jù)判斷結(jié)果對目標(biāo)運動軸進行誤差補償。本發(fā)明提供的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，通過誤差補償，有利于保證機床加工精度，同時，通過誤差允許范圍比較，避免了大量的誤差補償?shù)娜哂喙ぷ?，有利于提高機床工作效率。
【專利說明】
一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及機床技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)控機床作為一種半自動化批量生產(chǎn)工具，在制造業(yè)中占有舉足輕重的地位。但 是，機床在運轉(zhuǎn)時，傳動部件之間存在相對運動，機床絲桿、螺母座、軸承等摩擦產(chǎn)生發(fā)熱而 導(dǎo)致熱脹冷縮，從而造成機床三軸位移的變化，導(dǎo)致加工工件出現(xiàn)誤差。要解決以上問題就 需要監(jiān)測各傳動部件的溫度變化，然后根據(jù)各傳動部件形變與溫度變化的相對關(guān)系，計算 出機床位移的誤差值，然后補償?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中，達到對機床溫升補償?shù)哪康摹?br>[0003] 目前，出現(xiàn)了很多在機床上預(yù)裝溫度傳感器監(jiān)控溫差的技術(shù)，但是大部分安裝位 置易與機床運行產(chǎn)生干涉，影響機床工作，而且如果發(fā)生損壞很難維修更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度 補償方法。
[0005] 本發(fā)明提出的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，包括以下步驟：
[0006] S1、建立溫差計算模型；
[0007] S2、獲得機床目標(biāo)運動軸運動狀態(tài)，根據(jù)運動狀態(tài)結(jié)合溫差計算模型計算當(dāng)前溫 差；
[0008] S3、根據(jù)當(dāng)前溫差計算當(dāng)前形變量；
[0009] S4、獲得誤差允許范圍；
[0010] S5、判斷當(dāng)前形變量是否超出誤差允許范圍；
[0011] S6、根據(jù)判斷結(jié)果對目標(biāo)運動軸進行誤差補償。
[0012] 優(yōu)選地，步驟S1中，溫差計算模型為：
其中，T,為當(dāng) 前溫差，運動軸最近變速時的溫差，Vi為運動軸當(dāng)前運動速度，Vh為運動軸最近變速 前的運動速度，A t為當(dāng)前運動速度下運動時間；
[0013] 當(dāng)Vi>Vi-iG，G(Vi) > 1;當(dāng)Vi<Vi-iG，0<G(Vi) < 1;
[0014] f(At)=kX At，k為計算常數(shù)并為正數(shù)。
[0015] 優(yōu)選地，當(dāng)Vi>Vi-;當(dāng)ν?<νΗ，6(ν?) = (Vi-rVO/VH。
[0016] 優(yōu)選地，還包括步驟S7、預(yù)設(shè)形變溫差映射集合，形變溫差映射集合包括多個子 集，每一個子集包括一個溫差值和一個形變值;步驟S3具體為:根據(jù)當(dāng)前溫差獲得對應(yīng)的形 變值作為目標(biāo)運動軸當(dāng)前形變量。
[0017] 優(yōu)選地，步驟S4中誤差允許范圍包括舍量值和增量值，舍量值為工件允許最大缺 失量，增量值為工件允許最大延伸量;步驟S5中，根據(jù)運動軸形變方向?qū)?dāng)前形變量與舍量 值或增量值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷當(dāng)前形變量是否超出誤差允許范圍。
[0018] 優(yōu)選地，步驟S6中，當(dāng)當(dāng)前形變量超出誤差允許范圍，根據(jù)當(dāng)前形變量對目標(biāo)運動 軸進行運動補償。
[0019] 本發(fā)明提供的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，通過誤差補償，有利 于保證機床加工精度，同時，通過誤差允許范圍比較，避免了大量的誤差補償?shù)娜哂喙ぷ鳎?有利于提尚機床工作效率。
[0020] 本發(fā)明中，通過在同型號的機床上預(yù)裝溫度傳感器，然后通過溫度傳感器獲得各 種運動狀態(tài)下的溫差，并根據(jù)運動狀態(tài)和溫差的對應(yīng)關(guān)系推算溫差計算模型。然后根據(jù)溫 差計算模型實時計算當(dāng)前溫差，解決了沒有預(yù)裝溫度傳感器的機床的溫差獲取問題。
[0021] 本發(fā)明中，通過溫差計算模型相當(dāng)于可間接從運動狀態(tài)獲得機床形變量，而運動 狀態(tài)可直接從機床數(shù)控系統(tǒng)獲得。故而，本發(fā)明將機床形變量的計算實現(xiàn)了自動化和智能 化。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明提出的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法流程圖。
【具體實施方式】
[0023] 參照圖1，本發(fā)明提出的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，包括以下步 驟。
[0024] S1、建立溫差計算模型。
[0025] 本實施方式中，溫差計算模型的獲得，可首先在同型號的機床上預(yù)裝溫度傳感器， 然后通過溫度傳感器獲得各種運動狀態(tài)下的溫差，并根據(jù)運動狀態(tài)和溫差的對應(yīng)關(guān)系推算 溫差計算模型。
[0026] 溫差計算模型為 其中，h為當(dāng)前溫差，Τκ為運動 軸最近變速時的溫差，Vi為運動軸當(dāng)前運動速度，Vh為運動軸最近變速前的運動速度，Δ t 為當(dāng)前運動速度下運動時間；
[0027] 當(dāng)Vi>Vi-hGaOzViAVi-Vi-〇;當(dāng)Vi<Vi-i-VO/Vi-1;
[0028] f(At)=kX At，k為計算常數(shù)并為正數(shù)。
[0029] 由于溫差是機床運動摩擦生熱導(dǎo)致的，故而其恒大于0。且，機床溫度不可能無限 上升，故而溫差推算模塊中預(yù)設(shè)有溫差上限值Tmax，0 < < Tmax。
[0030] 機床運動過程中，每一個恒定速度下，運動軸遭受的摩擦力都不相等，故而，各運 動軸每一個運動速度Vi均對應(yīng)有一個溫差上限值Ti- max，運動速度Vi下當(dāng)前溫差0<Κ T i-max 〇
[0031 ]值得注意的是，運動軸變速時，如果VifVH，則減速后，運動軸有一個較短暫的散 熱過程，該過程中
iTdm運動軸溫差趨于穩(wěn)定。即，I <Vi-1 時
[0032] S2、獲得機床目標(biāo)運動軸運動狀態(tài)，根據(jù)運動狀態(tài)結(jié)合溫差計算模型計算當(dāng)前溫 差。
[0033] 本實施方式中，在計算起始溫差h(i = 1)時，To = 0，
一次變速時，i逐漸遞增，
計算當(dāng)前溫差。值得注意 的時，本實施方式中對溫差Ti進行實時計算，且，在機床變速時保存變速時刻各運動軸的溫 度Τη故而，每一次機床變速后，都可根據(jù)當(dāng)前運動速度和當(dāng)前運動速度持續(xù)時間直接計算 當(dāng)前溫差Ti。
[0034] S7、預(yù)設(shè)形變溫差映射集合，形變溫差映射集合包括多個子集，每一個子集包括一 個溫差值和一個形變值。
[0035] S3、根據(jù)當(dāng)前溫差計算當(dāng)前形變量。具體地，獲得當(dāng)前溫差后，選擇與當(dāng)前溫差相 等或者相近的溫差值對應(yīng)的形變值作為當(dāng)前形變量。
[0036] 本步驟中，溫差值和形變值的對應(yīng)關(guān)系可通過實驗測量獲得，需要消耗大量的人 力成本和時間成本收集排列形變溫差映射集合，如此，獲得地形變值的精度更高。但是，由 于人力有限，很難獲得每一個溫度差下的當(dāng)前形變量，而且，當(dāng)相鄰兩個溫差差值為〇 . 1或 者0.01時，兩個溫差值對應(yīng)的形變值實際上不可能有區(qū)別。故而，根據(jù)溫差差值較小情況 下，形變量不變的特性，本實施方式中，可跳躍性選擇溫差值，然后獲得與當(dāng)前溫差差值最 小的溫差值對應(yīng)的形變值作為當(dāng)前形變量。如果，與當(dāng)前溫差差值最小的溫差值有兩個，則 計算該兩個溫差值對應(yīng)的形變值的均值作為當(dāng)前形變值。
[0037] S4、獲得誤差允許范圍。本步驟中，誤差允許范圍包括舍量值和增量值，舍量值為 工件允許最大缺失量，增量值為工件允許最大延伸量。
[0038] S5、判斷當(dāng)前形變量是否超出誤差允許范圍。
[0039] 本步驟中可先根據(jù)形變量方向確定形變導(dǎo)致工件缺失還是增加，當(dāng)工件缺失時與 舍量值比較，當(dāng)工建增加時與增量值比較。只有當(dāng)工件缺失時形變量小于舍量值或者當(dāng)工 作增加時形變量小于增量值，才可判斷當(dāng)前形變量未超出誤差允許范圍。
[0040] S6、根據(jù)判斷結(jié)果對目標(biāo)運動軸進行誤差補償。
[0041] 本步驟中，當(dāng)當(dāng)前形變量未超出誤差允許范圍，不對目標(biāo)運動軸做誤差補償；只有 當(dāng)當(dāng)前形變量超出誤差允許范圍，才對目標(biāo)運動軸進行誤差補償。
[0042] 本步驟中，進行誤差補償?shù)目赏ㄟ^機床數(shù)控系統(tǒng)完成，例如機床數(shù)控系統(tǒng)獲得當(dāng) 前形變量，然后根據(jù)當(dāng)前形變量對待輸出的運動量進行修正后輸出。
[0043]本實施方式中，通過誤差補償，有利于保證機床加工精度，同時，通過誤差允許范 圍比較，避免了大量的誤差補償?shù)娜哂喙ぷ鳎欣谔岣邫C床工作效率。
[0044]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 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)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 建立溫差計算模型； 52、 獲得機床目標(biāo)運動軸運動狀態(tài)，根據(jù)運動狀態(tài)結(jié)合溫差計算模型計算當(dāng)前溫差； 53、 根據(jù)當(dāng)前溫差計算當(dāng)前形變量； 54、 獲得誤差允許范圍； 55、 判斷當(dāng)前形變量是否超出誤差允許范圍； 56、 根據(jù)判斷結(jié)果對目標(biāo)運動軸進行誤差補償。2. 如權(quán)利要求1所述的基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，其特征在于，步驟S1 中，溫差計算模型為：= ti -li)l〇ge w;; 其中，Ti為當(dāng)前溫差，Ti-i為運動軸最 近變速時的溫差，Vi為運動軸當(dāng)前運動速度，Vh為運動軸最近變速前的運動速度，△ t為當(dāng) 前運動速度下運動時間； 當(dāng)Vi>Vi-當(dāng)Vi<Vi-iGjSGWiXl; f( Δ t)=kX Δ t，k為計算常數(shù)并為正數(shù)。3. 如權(quán)利要求2所述的基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，其特征在于，當(dāng)Vi> Vi-1，G (Vi) = Vi/ (Vi-Vi-!);當(dāng)Vi <Vi-!，G (Vi) = (Vi-rVi) /Vi-! 〇4. 如權(quán)利要求1所述的基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，其特征在于，還包括步 驟S7、預(yù)設(shè)形變溫差映射集合，形變溫差映射集合包括多個子集，每一個子集包括一個溫差 值和一個形變值;步驟S3具體為:根據(jù)當(dāng)前溫差獲得對應(yīng)的形變值作為目標(biāo)運動軸當(dāng)前形 變量。5. 如權(quán)利要求1所述的基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，其特征在于，步驟S4中 誤差允許范圍包括舍量值和增量值，舍量值為工件允許最大缺失量，增量值為工件允許最 大延伸量;步驟S5中，根據(jù)運動軸形變方向?qū)?dāng)前形變量與舍量值或增量值進行比較，并根 據(jù)比較結(jié)果判斷當(dāng)前形變量是否超出誤差允許范圍。6. 如權(quán)利要求5所述的基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機床溫度補償方法，其特征在于，步驟S6 中，當(dāng)當(dāng)前形變量超出誤差允許范圍，根據(jù)當(dāng)前形變量對目標(biāo)運動軸進行運動補償。
【文檔編號】G05B19/404GK105867301SQ201610236120
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】毛益飛, 楊紀村, 葛峰, 王宇, 石云, 張帝
【申請人】安徽省捷甬達智能機器有限公司