機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，步驟1，檢測(cè)床身在Y軸方向的直線度數(shù)據(jù)分別為D1y、D2y、D3y……Dny，檢測(cè)床身在Z軸方向的直線度數(shù)據(jù)分別為D1z、D2z、D3z……Dnz，通過(guò)計(jì)算得到床身直線度沿Y軸方向或Z軸方向的偏差；步驟2，由溫度變送器將溫度傳感器采集的床身溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為床身的實(shí)際溫度值；步驟3，機(jī)床控制系統(tǒng)讀出補(bǔ)償軸的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值；步驟4，在機(jī)床的控制系統(tǒng)中建立如下直線度補(bǔ)償數(shù)學(xué)計(jì)算模型；步驟5，機(jī)床控制系統(tǒng)讀取坐標(biāo)位置，計(jì)算所得的對(duì)應(yīng)于該坐標(biāo)位置的補(bǔ)償系數(shù)，計(jì)算當(dāng)前的直線度的實(shí)際偏差；步驟6，機(jī)床控制系統(tǒng)根據(jù)步驟5所得的補(bǔ)償量對(duì)直線度的實(shí)際偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
【專利說(shuō)明】機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為大型金屬切削的加工設(shè)備，多數(shù)都是在非恒溫環(huán)境中工作，受一年四季溫度變化、白天與晚上的溫度變化影響較大，受局部溫度影響的變化更大；在加工設(shè)備使用過(guò)程中，受局部溫度影響的變化我們可以避免。如:避免陽(yáng)光照射、關(guān)閉門(mén)窗避免通風(fēng)、局部熱源遠(yuǎn)離設(shè)備等；受白天和晚上溫差及四季溫差的影響就不可避免了。溫度變化會(huì)引起床身垂直方向和水平方向的直線度變化，導(dǎo)致軸向移動(dòng)軌跡彎曲，即溫度高時(shí)床身中間部位上拱；溫度低時(shí)，床身中間部位下凹。下面舉例進(jìn)行說(shuō)明:
[0003]如圖1和圖2，對(duì)于840D數(shù)控鏜床，該數(shù)控鏜床的基本結(jié)構(gòu)為，包括床身1、滑座2、立柱3、方滑枕4，滑座在床身上滑動(dòng)，立柱固定在滑座上，主軸箱在立柱上移動(dòng)，方滑枕在主軸箱內(nèi)移動(dòng)。床身的有效行程比較長(zhǎng)(13.5m)，床身的精度很重要，床身精度主要有:長(zhǎng)度方向(X軸)的精度(定位精度)、垂直方向(Y軸)的直線度、水平方向(Z軸)的直線度。長(zhǎng)度方向的精度和床身的直線度(凹凸)受溫度影響很大:長(zhǎng)度方向的精度變化(全閉環(huán))經(jīng)實(shí)測(cè)變化也較大，加工區(qū)域13米的床身夏天溫度為27.86956度時(shí)偏差為:80um，可以通過(guò)長(zhǎng)度方向的溫度補(bǔ)償來(lái)提高精度；床身的直線度(上下左右的凹凸):床身補(bǔ)償區(qū)域長(zhǎng)13m，冬天與夏天實(shí)測(cè)床身上下凹凸偏差也較大，床身溫度為27.1304度時(shí)，垂直面內(nèi)的直線度偏差為166.91um，水平方向的直線度偏差為152.99um，對(duì)工件的加工精度影響很大。
[0004]雖然，上述數(shù)控系統(tǒng)具有垂度補(bǔ)償功能，但該功能只能在特定情況下進(jìn)行固定的補(bǔ)償，即補(bǔ)償原理為:補(bǔ)償量=補(bǔ)償系數(shù)X補(bǔ)償值。其中“補(bǔ)償系數(shù)”為恒定值，一般情況取I補(bǔ)償值”為不同位置有對(duì)應(yīng)的固定補(bǔ)償值；“`補(bǔ)償量”隨不同位置有對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償量，而與溫度無(wú)關(guān)，系統(tǒng)補(bǔ)償時(shí)自動(dòng)調(diào)用相關(guān)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并進(jìn)行線性化連續(xù)化處理。這種補(bǔ)償方式導(dǎo)致的結(jié)果是:每個(gè)補(bǔ)償方向只能采用一組補(bǔ)償數(shù)據(jù)，同一方向不能進(jìn)行多軸同時(shí)補(bǔ)償，補(bǔ)償系數(shù)為一恒定值(通常為1)，補(bǔ)償數(shù)據(jù)不能隨溫度變化而改變，相同方向不能進(jìn)行多軸疊加補(bǔ)償。由于每個(gè)工件精度的要求各不相同，如果在任何時(shí)候都需要較好的機(jī)床精度，這時(shí)，調(diào)整機(jī)床精度就費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)，影響設(shè)備生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種機(jī)床床身直線度的補(bǔ)償方法，對(duì)于環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致的設(shè)備床身直線度精度變化的情況，通過(guò)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下設(shè)備床身溫度，自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備床身的垂直方向和水平方向的直線度精度。
[0006]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0007]機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]步驟I，檢測(cè)床身在Y軸方向的直線度數(shù)據(jù)分別為Dly、D2y、D3y……Dny，檢測(cè)床身在Z軸方向的直線度數(shù)據(jù)分別為Dlz、D2z、D3z……Dnz，通過(guò)計(jì)算得到床身直線度沿Y軸方向或Z軸方向的偏差；
[0009]步驟2，由溫度變送器將溫度傳感器采集的床身溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為床身的實(shí)際溫度值；
[0010]步驟3，機(jī)床控制系統(tǒng)讀出補(bǔ)償軸的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值；
[0011]步驟4，在機(jī)床的控制系統(tǒng)中建立如下直線度補(bǔ)償數(shù)學(xué)計(jì)算模型:
[0012]步驟A、根據(jù)步驟I至3，建立直線度補(bǔ)償連續(xù)溫度和離散坐標(biāo)位置函數(shù)
[0013]
【權(quán)利要求】
1.機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，檢測(cè)床身在Y軸方向的直線度數(shù)據(jù)分別為Dly、D2y、D3y……Dny，檢測(cè)床身在Z軸方向的直線度數(shù)據(jù)分別為Dlz、D2z、D3z……Dnz，通過(guò)計(jì)算得到床身直線度沿Y軸方向或Z軸方向的偏差； 步驟2，由溫度變送器將溫度傳感器采集的床身溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為床身的實(shí)際溫度值； 步驟3，機(jī)床控制系統(tǒng)讀出補(bǔ)償軸的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值； 步驟4，在機(jī)床的控制系統(tǒng)中建立如下直線度補(bǔ)償數(shù)學(xué)計(jì)算模型: 步驟A、根據(jù)步驟I至3，建立直線度補(bǔ)償連續(xù)溫度和離散坐標(biāo)位置函數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要I所述的機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟I中，通過(guò)激光干涉儀檢測(cè)補(bǔ)償軸的直線度偏差:從直線度補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)最小點(diǎn)開(kāi)始檢測(cè)Y軸方向的直線度偏差，每間隔1000mm檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，用同樣的方法檢測(cè)Z軸方向的直線度偏差數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟I中，對(duì)于檢測(cè)數(shù)據(jù)采用下面的計(jì)算式得到床身直線度在Y軸方向或Z軸方向的偏差:
Dci=D1-Dn/(n_l)* (1-1)； 上式中，Dci表示偏差，η為補(bǔ)償點(diǎn)的總數(shù)，Di為第i個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟2中，采集床身溫度的傳感器采用Pt電阻，經(jīng)過(guò)變送器將床身溫度檢測(cè)信號(hào)-50°到100°的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成4mA到20mA電流信號(hào)傳送到模擬量模塊，在機(jī)床控制系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)以下計(jì)算式將采集來(lái)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的溫度值:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟5中的補(bǔ)償值設(shè)定為I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床床身直線度補(bǔ)償方法，其特征在于:在步驟4與步驟5之間，還進(jìn)行以下步驟:調(diào)用預(yù)先編制好的系統(tǒng)變量讀模塊，讀出X軸的坐標(biāo)位置及當(dāng)前坐標(biāo)位置的補(bǔ)償系數(shù)，將讀出的補(bǔ)償系數(shù)與式(3)和式(4)中計(jì)算所的補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)偏差大于0.003mm時(shí)，將當(dāng)前計(jì)算的補(bǔ)償系數(shù)重新寫(xiě)入機(jī)床控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103886191SQ201410089675
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】崔阿慶, 傅政宏, 張愛(ài)華, 許小平, 秦玨林 申請(qǐng)人:常州寶菱重工機(jī)械有限公司