[发明专利]数控机床定位误差动态实时补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种数控机床误差补偿技术领域的补偿系统，具体地说，是一种数控机床定位误差动态实时补偿系统。

背景技术

我国的机床行业经过这些年的不断发展，已经有了很大的飞跃。以整体生产规模来说，我国每年的机床生产量已经达到了机床生产大国的同等水平。但就数控机床的技术等级来说，却只在世界上排在第二梯队中。目前我国生产的数控机床约占国内数控机床市场份额的35%左右，其余需要从国外进口，特别是在高端数控机床市场，绝大部分都只能从国外的机床生产强国进口，国内自己设计和生产的高档数控机床仅占4%左右，因而每年在进口高端数控机床上都花费了大量的外汇。当前，随着现代制造业对零部件加工的精密度要求不断提高，国内对高精度数控机床的需求越来越大，如完全依靠进口，将使得高端数控机床在我国的应用受制于人。因而，提高国产数控机床的加工精度和可靠性指标对我国制造业进一步的发展具有十分重要的意义。

定位误差补偿技术作为提高数控机床加工精度的有效方法，在机床行业中得到了广泛的应用。通常数控机床误差补偿的方法包括：一、根据实际加工后测试的误差数据，通过对数控加工程序进行人工干涉和调整；二、利用数控系统可提供的参数设定方式的定位误差补偿功能，将可以预估的误差数据提前输入对应的误差补偿设置项（如螺距补偿），在实际加工中，数控系统将这些预设的误差项纳入过程计算进行补偿。而数控机床的定位误差动态实时补偿技术目前在国内还处于实验室阶段，即便在机床生产强国，其工厂企业中大批量应用的例子还是很少，相关的定位误差补偿系统研究还远没有达到商业化的程度。虽然也有文献提出了不同类型的补偿装置，但在实际使用中由于机床加工的复杂性，实际的应用实施适用范围较小，难以进行延伸推广。因此，研发适合多类型、多规格、多品种的数控机床定位误差动态实时补偿系统对我国高端数控机床的发展是非常必要和有益的。

经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号：200410093428.1，专利名称为：基于机床外部坐标系偏置的数控机床误差实时补偿器。根据该发明提供的实时补偿器的结构和原理来看，主要论述了一种基于机床外部坐标系偏置的数控机床误差实时补偿器的构架方案。该补偿器基于单片机的数据处理中心，结构上采用计算处理模块、CNC接口和运动控制模块、传感器及变送模块，能够实现热误差的计算和补偿，误差模型则是通过外部计算机进行建模分析并最后放入计算处理模块。但是，由于数控机床在生产装配中存在着不一致性，且机床的加工工况差异性较大，这就使得定位误差的规律难以用固定的数学模型来表达，而通过外部计算机建模并固化到计算处理模块中的误差补偿模型无法根据实际工况条件来自行修正和调整系数，因此很难保证在不同的工况下都达到良好的补偿效果。此外，单片机由于芯片容量较小，模型的参数数据库容量有限，无法容纳复杂的工况分析计算程序。中国专利申请号：200710045903.1，专利名称为：数控机床定位误差实时补偿装置。根据该发明提供的实时补偿装置的结构和原理来看，主要论述了一种集成了计算处理模块、温度传感器采集和变送模块、数控接口控制模块的机床定位误差补偿装置，采用和数控机床的PMC之间的数据交互，来实现定位误差的补偿工作，但是，该发明同样是利用预设的数学模型来计算补偿值，也无法在实际使用中对模型进行智能的判断和调节，因而该发明所提供的补偿装置同样无法适用于机床的实际生产工况。此外，该补偿装置采用的是和机床PMC之间通讯的方式来实现数据交互，因而需要占用较多的I/O口资源，当需要交互的数据较多时，需要扩展I/O模块来实现，增加了应用成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有数控机床定位误差补偿装置的不足，提供了一种基于嵌入式系统的数控机床定位误差动态实时补偿系统，其集成了网络化数据交互、定位误差自动建模、智能化模型选择和调节、定位误差实时补偿和自学习数据库和分析模块等功能，本发明所提供的定位误差动态实时补偿系统能够有效地读取数控机床的实际加工状态信息，并据此自动调整补偿模型的类别和参数，因而更适用于在实际生产加工中提高机床的加工精度。本发明的定位误差补偿系统操作简单，适用性广，能满足多种类型数控机床的定位误差补偿需求，对于提高数控机床加工精度具有实用化和商业化推广的重要意义。