[发明专利]大型立车数控系统的交叉补偿装置及其补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型数控立式车床数控系统，尤其涉及一种大型立车数控系统的交叉补偿装置及其补偿方法。

技术背景

大型数控机床，特别是数控立式车床，由于其结构本身需要横梁跨度较大，刀架(单刀架或双刀架)安装在横梁上。请参阅图1，假设横梁1’水平方向为数控X轴，刀架2’垂直方向为数控Z轴。由于刀架2’与横梁1’的自重，导致刀架2’沿X反方向移动时，横梁1’下垂，从而使得Z位置坐标发生了偏差。

为了补偿因横梁1’X轴(称之为基准轴)的下垂而引起的误差，另外一根轴Z轴(称之为补偿轴)的绝对位置必须受到影响，这样的补偿就是数控系统中的交叉补偿。

针对大型立式数控机床机械结构特点，在配套的开放式架构的数控系统(SE300)基础上开发基于多通道和多刀架的数控交叉补偿功能，是本申请人一直致力研究的内容之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种大型立车数控系统的交叉补偿装置及方法，它能够补偿因横梁X轴(称之为基准轴)的下垂而引起的误差，并达到预定的控制精度。

实现上述目的的技术方案是：

本发明之一，大型立车数控系统的交叉补偿装置，用于大型立车数控系统中以补偿误差，该大型立车数控系统用于控制大型数控机床，该大型数控机床包括横梁、安装在横梁上的刀架、操作台、工作台和立柱，其中，所述的大型立车数控系统的交叉补偿装置包括依次相连的减法器、除法器、乘法器和加法器，所述的横梁水平方向为数控X轴，刀架垂直方向为数控Z轴，位置s为横梁上的任意位置，其中：

减法器，用于将两个数值进行相减，该两个数值为水平轴X位置i和i+1之间的位置x_s、水平轴X任意位置i的横坐标值x_i，然后将结果输出给除法器，其中水平轴X位置i和i+1之间的位置x_s即为位置s的横坐标值x_u，i为自然数；

除法器，用于将两个数值进行相除，它接收来自减法器的输出结果，然后将该值和水平轴X任意位置i+1的横坐标值x_i+1与水平轴X任意位置i的横坐标值x_i的差相除，将结果输出给乘法器，其中i为自然数；

乘法器，用于将两个数值进行相乘，它接收来自除法器的输出结果，然后将该值和垂直轴Z任意位置i+1的补偿值与垂直轴Z任意位置i的补偿值的差相乘，将结果输出给加法器，所述的补偿值和补偿值为测量值，其中i为自然数；

加法器，用于将三个数值进行相加，它接收来自乘法器的输出结果，然后将该值与垂直轴Z在横梁未变形时位置s处的纵坐标值Z_s和垂直轴Z任意位置i的补偿值进行相加后输出，获得位置s的纵坐标值Z_u，其横坐标为x_u。

本发明之二，大型立车数控系统的补偿方法，用于控制大型数控机床的误差，其中，包括以下步骤：

减法步骤，将两个数值进行相减，该两个数值为水平轴X位置i和i+1之间的位置x_s、水平轴X任意位置i的横坐标值x_i，然后进入减法步骤，其中水平轴X位置i和i+1之间的位置x_s即为位置s的横坐标值x_u，i为自然数；

除法步骤，将两个数值进行相除，它将减法步骤得出的值和水平轴X任意位置i+1的横坐标值x_i+1与水平轴X任意位置i的横坐标值x_i的差相除，然后进入乘法步骤，其中i为自然数；

乘法步骤，将两个数值进行相乘，它将除法步骤得出的值和垂直轴Z任意位置i+1的补偿值与垂直轴Z任意位置i的补偿值的差相乘，然后进入加法步骤，所述的补偿值和补偿值为测量值，其中i为自然数；

加法步骤，将三个数值进行相加，它将乘法步骤得出的值与垂直轴Z在横梁未变形时位置s处的纵坐标值Z_s和垂直轴Z任意位置i的补偿值进行相加后输出，获得位置s的纵坐标值z_u，其横坐标为x_u。

本发明的有益效果是：本发明在配套的开放式架构的数控系统(SE300)基础上开发基于多通道和多刀架的数控交叉补偿单元以及控制方法，交叉补偿装置通过依次相连的减法器、除法器、乘法器和加法器，进行运算操作，使它能够补偿因横梁水平轴x的下垂而引起的误差，大大地提高了控制精度。

附图说明