[发明专利]一种数控机床综合误差实时补偿方法

说明书

本发明公开了一种数控机床综合误差实时补偿方法。包括S1、测量几何误差，再辨识出几何误差；S2、建立机床导轨热误差模型；S3、建立机床工作台z向偏移误差模型；S4、采集机床各处温度数据，确定加工零件位置；S5、将各处温度带入机床导轨热误差模型，求得机床因热变形产生的实时几何误差；S6、将几何误差与步骤S5中得到的实时几何误差线性叠加，更改G代码实现补偿；S7、将各处温度和加工零件位置信息，带入工作台Z向偏移误差模型，求得工作台实时Z向偏移；S8、结合坐标原点偏移功能，实现工作台Z向热误差实时补偿。本发明建模方便经济，可节省大量实验所需劳动力和机床停机时间，能提供全面的机床误差信息，实现数控机床综合误差实时补偿。

技术领域

本发明涉及一种机床误差补偿方法，具体涉及一种数控机床综合误差实时补偿方法。

背景技术

随着《中国制造2025》的不断推进，高精密加工技术在航空航天、医疗器械等精密装备制造领域的应用需求日益增加，对以五轴联动为代表的高端数控机床加工精度的要求也不断提高。但机床的使用误差严重制约着我国数控机床加工使用水平的提高。关于数控机床误差源的大量研究表明，几何误差和热变形误差约占机床总体误差的50％～70％。因此，要想提高机床的加工精度，就必须对机床误差，特别是几何误差和热变形误差进行有效的补偿。而进行误差补偿关键需要：(1)良好的误差检测手段和辨识方法(误差模型)；(2)合理有效的误差补偿方法。

对于几何误差，因其相对稳定、检测手段成熟，易于进行检测和误差辨识，实施误差补偿相对简单。而对热变形误差而言，由于建模困难，实现有效的误差补偿代价昂贵。通常热误差的建模是基于大量的实验，这不仅需要占用大量的机床加工时间、成本很高，还由于实验条件的限制，往往难以得到完善和全面的热误差信息。一般来说机床(特别是工作台固定的机床)工作台的热变形非常小，经常受到忽视，但要想更进一步提高机床的加工精度，有必要考虑这种变形并实施相应误差补偿。

发明内容

针对上述的现象中存在的不足之处，本发明提供一种数控机床综合误差实时补偿方法。由于几何误差、热变形误差和载荷误差彼此不相关，可分别考虑，再进行线性叠加，因此考虑将热误差和几何误差线性叠加后，再一同进行误差补偿，这非常利于机床综合误差补偿的实现。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种数控机床综合误差实时补偿方法，包括如下步骤：

S1、按照选定的几何误差辨识方法来测量待补偿机床各轴的位移误差量，再辨识出该机床平动轴的各项几何误差；

S2、建立待补偿机床的导轨热误差模型；

S3、建立待补偿机床的工作台Z向偏移误差模型；

S4、采集机床热源位置关键点(如电机轴承座、导轨螺母与大件结合面处等)处温度数据，并确定加工零件在工作台上的位置信息；

S5、将采集得到的机床关键点处温度，带入机床导轨热误差模型，求得机床因热变形产生的实时几何误差；

S6、将步骤S1中已测量并求得的几何误差与步骤S5中得到的实时几何误差进行线性叠加，采用更改G代码的方法实施误差补偿；

S7、将采集得到的机床关键点处温度和加工零件位置信息，带入工作台Z向偏移误差模型，求得工作台实时Z向偏移量；

S8、根据步骤S7中得到的Z向偏移量，结合机床自带的坐标原点偏移功能，实施工作台Z向热偏移实时补偿。

具体地，所述步骤S1的具体实现过程为：

A1、选定机床平动轴几何误差辨识方法；

A2、机床平动轴几何误差测量，几何误差测量的过程中需满足以下条件：检测前机床停机8小时，检测时对机床热源位置进行冷却采用快速检测工装，在恒温空调厂房中完成检测；