[发明专利]一种多轴联动数控机床空间误差在线补偿方法

说明书

本发明公开了一种多轴联动数控机床空间误差在线补偿方法，AC摆头五轴数控机床通过空间误差补偿PC机与伺服驱动器连接；所述空间误差补偿PC机包括光栅信号输入接口、空间误差补偿软件、光栅信号输出接口；所述空间误差补偿软件通过光栅信号输入接口采集AC摆头五轴数控机床的光栅信号，根据光栅信号反馈的位置坐标和空间误差补偿软件中误差参数文件里的误差值计算当前位置的空间误差及AC摆头五轴数控机床的各轴补偿值，并根据补偿值修改光栅的反馈信号后，将反馈信号通过光栅信号输出接口发送至伺服驱动器。本发明采用修改光栅反馈信号实现误差在线补偿的思路和方法，分两步进行迭代补偿计算，使得迭代快速收敛，计算效率高。

技术领域

本发明涉及误差补偿技术领域，具体的说，是一种多轴联动数控机床空间误差在线补偿方法。

背景技术

数控机床空间误差是指由于几何误差和定位误差综合引起的刀具相对于工件的空间位姿误差。与单项误差补偿不同，如螺距补偿，空间误差补偿首先计算刀具相对于工件的空间位置误差和刀轴矢量误差，再将该综合误差分解到各个运动轴进行补偿。

近年来，国外几个主流的数控系统厂商均可提供空间误差补偿功能选项，例如SIEMENS的VCS(volumetric compensation system)、FIDIA数控系统的SEC、FANUC的3DError Compensation等。这些空间误差补偿系统是在数控系统编译NC程序时进行补偿计算并修改运动轴坐标指令来实现补偿的，使用过程如下：

步骤1：使用激光干涉仪、激光跟踪仪等监测仪器对机床单项几何误差和定位误差进行检测或辨识，获得误差值；

步骤2：按数控系统空间误差补偿接口要求的格式将测得的误差值编写到补偿文件中；

步骤3：将补偿文件拷贝到数控系统指定目录并激活补偿功能；

步骤4：数控系统在编译NC程序时，根据补偿文件中的误差值计算各轴的补偿量，修改坐标指令，从而实现补偿。

新购具有空间误差补偿功能选项的数控系统，可以直接选配相应的功能选项，但这些数控系统价格都比较昂贵，而很多中低档的数控系统尚不具备空间误差补偿功能。另外，对于一些较老的数控机床，由于部件磨损等原因，几何精度降低，更有必要对其进行全面的空间误差补偿，但其数控系统不具备相应的功能选项，若要实现在线补偿，需要对数控系统进行改造，成本也很高。

除了数控系统功能选项，还有一种方法是通过补偿软件对NC程序进行离线修改后再拷贝到数控系统中运行。但采用这种方法，需要事先确定零件在机床上的安装位置，这在大多数企业中是不符合工艺业务流程和质量管理体系的，并且会降低机床的利用率，从而影响生产效率，特别是单件及小批量的加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轴联动数控机床空间误差在线补偿方法，采集光栅信号，根据光栅反馈的位置坐标和误差参数文件中的误差值计算当前位置的空间误差及各轴补偿值，并根据补偿值修改光栅的反馈信号，将修改后的光栅尺信号反馈至机床驱动系统。

本发明通过下述技术方案实现：一种多轴联动数控机床空间误差在线补偿方法，所述多轴联动数控机床为AC摆头五轴数控机床，其特征在于：所述AC摆头五轴数控机床通过空间误差补偿PC机与伺服驱动器连接；所述空间误差补偿PC机包括光栅信号输入接口、空间误差补偿软件、光栅信号输出接口；所述空间误差补偿软件通过光栅信号输入接口采集AC摆头五轴数控机床的光栅信号，根据光栅信号反馈的位置坐标和空间误差补偿软件中误差参数文件里的误差值计算当前位置的空间误差及AC摆头五轴数控机床的各轴补偿值，并根据补偿值修改光栅的反馈信号后，将反馈信号通过光栅信号输出接口发送至伺服驱动器。