[发明专利]一种机床温升补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床精度补偿方法。

背景技术

机床在运转时，传动部件之间存在相对运动，机床丝杆、螺母座、轴承等摩擦产生发热而导致热胀冷缩，从而造成机床三轴位移的变化。要解决以上问题就需要监测各传动部件的温度变化，然后根据各传动部件形变与温度变化的相对关系，计算出机床位移的误差值，然后补偿到数控系统中，达到对机床温升补偿的目的。

解决这个问题最传统的办法是在运动部件上安装温度传感器采集温差数据，然后传给数控系统处理。但是为保证数据准确，需要安装传感器的位置较多，大部分安装位置易与机床运行产生干涉。并且只能在机床生产装配时预装，如果发生损坏很难维修更换。没有安装传感器的大规格数控机床则在较长运行后产生较大的精度偏差。解决温升变形的另一传统做法，则是采用中空油冷丝杠，降低丝杠温度，减少热变形，但价格昂贵。

发明内容

基于数控机床精度控制技术存在的难点，本发明提出了一种数控机床温升补偿方法，包括以下步骤：

S1、获取机床运动过程中各运动轴在不同温升数据下对应的位移变化量，温升数据等于温升值减去降温值；

S2、根据温升数据与位移变化量的对应关系，计算温升数据与位移变化量的映射函数；

S3、获取机床运动状态下，机床各运动轴温升值与运动时间以及运动速度的关系；获取机床停止状态下，机床各运动轴降温值与时间的关系；

S4、获取运动轴对象当前状态，并根据当前状态计算其当前温升数据；

S5、根据当前温升数据与映射函数获取位移误差值；

S6、根据位移误差值对运动轴对象进行温升补偿。

优选地，步骤S3中预设有温升饱和值，机床运动状态下，机床各运动轴温升值小于或等于温升饱和值并大于或等于0。

优选地，步骤S1中，可通过在同型号的机床上预装温度传感器检测各运动轴在不同状态下的温升数据。

优选地，步骤S1中，通过激光干涉仪对运动轴的位移变化量进行检测。

优选地，步骤S2中，根据温升数据与位移变化量的对应关系将温升数据分为多段区间，计算每段区间内的温升数据与位移变化量的比例因子；步骤S5具体为：判断当前温升数据所在区间并获取对应的比例因子，将当前温升数据与对应的比例因子相乘获得位移误差值。

优选地，步骤S3中，通过在同型号的机床上安装温度传感器采集机床温度数据，机床PMC系统获得机床温度数据后分别计算机床运动状态下机床各运动轴温升值与运动时间以及运动速度的关系；机床停止状态下机床各运动轴降温值与时间的关系。

优选地，步骤S3还包括：预设关系数据库，对机床运动状态下机床各运动轴温升值与运动时间以及运动速度的关系、机床停止状态下机床各运动轴降温值与时间的关系进行存储。

优选地，步骤S4中，获取运动轴当前运动状态后，从关系数据库中调取对应的温升值和降温值，并计算当前温升数据。

优选地，步骤S6中，由机床PMC根据位移误差值对运动轴对象进行运动量上的补偿。

本发明提供的机床温升补偿方法，通过获取机床各运动轴温升值与运动状态的关系，如机床运动状态下运动轴升温与运动速度和时间的关系、机床停止状态下运动轴降温与时间的关系，通过计算各轴运动、停止的时间以及运动速度便可获得温升数据，解决了没有预装温度传感器的机床的温度采集问题。

本发明中，通过实验获得各运动轴位移误差和温升值的关系，如此，当获得运动轴温升值后，则可根据温升值直接获得运动轴的位移误差值，并通过机床的控制系统自动修正操作指令对位移误差值进行补偿。

本发明中，各运动轴的当前状态，即其运动速度、运动时间、停止时间等，都可通过PMC直接获得，PMC获得各运动轴当前状态后，可自动计算出位移误差值，并进行补偿。本发明不仅解决了机床热形变的纠正问题，而且不需要增加辅助器具，降低了成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种机床温升补偿方法流程图；

图2所示为升温降温趋势图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种机床温升补偿方法，包括以下步骤：

S1、获取机床运动过程中各运动轴在不同温升数据下对应的位移变化量，温升数据等于温升值减去降温值。

本步骤中，可通过激光干涉仪对运动轴的位移变化量进行检测。此外可通过在同型号的机床上预装温度传感器检测各运动轴在不同状态下的温升数据。