一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法，包括以下步驟：S1、建立溫差計(jì)算模型；S2、獲得機(jī)床目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合溫差計(jì)算模型計(jì)算當(dāng)前溫差；S3、根據(jù)當(dāng)前溫差計(jì)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。本發(fā)明提供的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法，通過(guò)誤差補(bǔ)償，有利于保證機(jī)床加工精度，同時(shí)，通過(guò)誤差允許范圍比較，避免了大量的誤差補(bǔ)償?shù)娜哂喙ぷ?，有利于提高機(jī)床工作效率。
【專利說(shuō)明】
一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)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(jī)床溫度補(bǔ)償方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)控機(jī)床作為一種半自動(dòng)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(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，機(jī)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(jī)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(wèn)題就 需要監(jiān)測(cè)各傳動(dòng)部件的溫度變化，然后根據(jù)各傳動(dòng)部件形變與溫度變化的相對(duì)關(guān)系，計(jì)算 出機(jī)床位移的誤差值，然后補(bǔ)償?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中，達(dá)到對(duì)機(jī)床溫升補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0003] 目前，出現(xiàn)了很多在機(jī)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(jī)床運(yùn)行產(chǎn)生干涉，影響機(jī)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(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度 補(bǔ)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(jī)床溫度補(bǔ)償方法，包括以下步驟：
[0006] S1、建立溫差計(jì)算模型；
[0007] S2、獲得機(jī)床目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合溫差計(jì)算模型計(jì)算當(dāng)前溫 差；
[0008] S3、根據(jù)當(dāng)前溫差計(jì)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
[0012] 優(yōu)選地，步驟S1中，溫差計(jì)算模型為：
其中，T,為當(dāng) 前溫差，運(yùn)動(dòng)軸最近變速時(shí)的溫差，Vi為運(yùn)動(dòng)軸當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度，Vh為運(yùn)動(dòng)軸最近變速 前的運(yùn)動(dòng)速度，A t為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度下運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jì)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(gè)子 集，每一個(gè)子集包括一個(gè)溫差值和一個(gè)形變值;步驟S3具體為:根據(jù)當(dāng)前溫差獲得對(duì)應(yīng)的形 變值作為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軸形變方向?qū)?dāng)前形變量與舍量 值或增量值進(jìn)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng) 軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
[0019] 本發(fā)明提供的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法，通過(guò)誤差補(bǔ)償，有利 于保證機(jī)床加工精度，同時(shí)，通過(guò)誤差允許范圍比較，避免了大量的誤差補(bǔ)償?shù)娜哂喙ぷ鳎?有利于提尚機(jī)床工作效率。
[0020] 本發(fā)明中，通過(guò)在同型號(hào)的機(jī)床上預(yù)裝溫度傳感器，然后通過(guò)溫度傳感器獲得各 種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的溫差，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和溫差的對(duì)應(yīng)關(guān)系推算溫差計(jì)算模型。然后根據(jù)溫 差計(jì)算模型實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前溫差，解決了沒(méi)有預(yù)裝溫度傳感器的機(jī)床的溫差獲取問(wèn)題。
[0021] 本發(fā)明中，通過(guò)溫差計(jì)算模型相當(dāng)于可間接從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)獲得機(jī)床形變量，而運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)可直接從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)獲得。故而，本發(fā)明將機(jī)床形變量的計(jì)算實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能 化。
【附圖說(shuō)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(jī)床溫度補(bǔ)償方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法，包括以下步 驟。
[0024] S1、建立溫差計(jì)算模型。
[0025] 本實(shí)施方式中，溫差計(jì)算模型的獲得，可首先在同型號(hào)的機(jī)床上預(yù)裝溫度傳感器， 然后通過(guò)溫度傳感器獲得各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的溫差，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和溫差的對(duì)應(yīng)關(guān)系推算 溫差計(jì)算模型。
[0026] 溫差計(jì)算模型為 其中，h為當(dāng)前溫差，Τκ為運(yùn)動(dòng) 軸最近變速時(shí)的溫差，Vi為運(yùn)動(dòng)軸當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度，Vh為運(yùn)動(dòng)軸最近變速前的運(yùn)動(dòng)速度，Δ t 為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度下運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jì)算常數(shù)并為正數(shù)。
[0029] 由于溫差是機(jī)床運(yùn)動(dòng)摩擦生熱導(dǎo)致的，故而其恒大于0。且，機(jī)床溫度不可能無(wú)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(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每一個(gè)恒定速度下，運(yùn)動(dòng)軸遭受的摩擦力都不相等，故而，各運(yùn) 動(dòng)軸每一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度Vi均對(duì)應(yīng)有一個(gè)溫差上限值Ti- max，運(yùn)動(dòng)速度Vi下當(dāng)前溫差0<Κ T i-max 〇
[0031 ]值得注意的是，運(yùn)動(dòng)軸變速時(shí)，如果VifVH，則減速后，運(yùn)動(dòng)軸有一個(gè)較短暫的散 熱過(guò)程，該過(guò)程中
iTdm運(yùn)動(dòng)軸溫差趨于穩(wěn)定。即，I <Vi-1 時(shí)
[0032] S2、獲得機(jī)床目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合溫差計(jì)算模型計(jì)算當(dāng)前溫 差。
[0033] 本實(shí)施方式中，在計(jì)算起始溫差h(i = 1)時(shí)，To = 0，
一次變速時(shí)，i逐漸遞增，
計(jì)算當(dāng)前溫差。值得注意 的時(shí)，本實(shí)施方式中對(duì)溫差Ti進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，且，在機(jī)床變速時(shí)保存變速時(shí)刻各運(yùn)動(dòng)軸的溫 度Τη故而，每一次機(jī)床變速后，都可根據(jù)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度和當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度持續(xù)時(shí)間直接計(jì)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(gè)子集，每一個(gè)子集包括一 個(gè)溫差值和一個(gè)形變值。
[0035] S3、根據(jù)當(dāng)前溫差計(jì)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(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量獲得，需要消耗大量的人 力成本和時(shí)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(gè)溫度差下的當(dāng)前形變量，而且，當(dāng)相鄰兩個(gè)溫差差值為〇 . 1或 者0.01時(shí)，兩個(gè)溫差值對(duì)應(yīng)的形變值實(shí)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(shí)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(duì)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(gè)，則 計(jì)算該兩個(gè)溫差值對(duì)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(shí)與 舍量值比較，當(dāng)工建增加時(shí)與增量值比較。只有當(dāng)工件缺失時(shí)形變量小于舍量值或者當(dāng)工 作增加時(shí)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸做誤差補(bǔ)償；只有 當(dāng)當(dāng)前形變量超出誤差允許范圍，才對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
[0042] 本步驟中，進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)目赏ㄟ^(guò)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)完成，例如機(jī)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(duì)待輸出的運(yùn)動(dòng)量進(jìn)行修正后輸出。
[0043]本實(shí)施方式中，通過(guò)誤差補(bǔ)償，有利于保證機(jī)床加工精度，同時(shí)，通過(guò)誤差允許范 圍比較，避免了大量的誤差補(bǔ)償?shù)娜哂喙ぷ?，有利于提高機(jī)床工作效率。
[0044]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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 建立溫差計(jì)算模型； 52、 獲得機(jī)床目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合溫差計(jì)算模型計(jì)算當(dāng)前溫差； 53、 根據(jù)當(dāng)前溫差計(jì)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行誤差補(bǔ)償。2. 如權(quán)利要求1所述的基于誤差適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟S1 中，溫差計(jì)算模型為：= ti -li)l〇ge w;; 其中，Ti為當(dāng)前溫差，Ti-i為運(yùn)動(dòng)軸最 近變速時(shí)的溫差，Vi為運(yùn)動(dòng)軸當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度，Vh為運(yùn)動(dòng)軸最近變速前的運(yùn)動(dòng)速度，△ t為當(dāng) 前運(yùn)動(dòng)速度下運(yùn)動(dòng)時(shí)間； 當(dāng)Vi>Vi-當(dāng)Vi<Vi-iGjSGWiXl; f( Δ t)=kX Δ t，k為計(jì)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(jī)床溫度補(bǔ)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(jī)床溫度補(bǔ)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(gè)子集，每一個(gè)子集包括一個(gè)溫差 值和一個(gè)形變值;步驟S3具體為:根據(jù)當(dāng)前溫差獲得對(duì)應(yīng)的形變值作為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)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(jī)床溫度補(bǔ)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(yùn)動(dòng)軸形變方向?qū)?dāng)前形變量與舍量值或增量值進(jìn)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(jī)床溫度補(bǔ)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(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】G05B19/404GK105867301SQ201610236120
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】毛益飛, 楊紀(jì)村, 葛峰, 王宇, 石云, 張帝
【申請(qǐng)人】安徽省捷甬達(dá)智能機(jī)器有限公司