[发明专利]一种机床的热误差补偿计算方法、装置、设备和存储介质

说明书

本发明公开了一种机床的热误差补偿计算方法、装置、设备及存介质，方法包括获取复合切削加工条件的多种物理参数；每种物理参数包括至少两种状态量；基于田口实验法计算对机床的目标参数的影响最大的物理参数的状态量组合；将状态量组合赋值至机床对应的复合切削加工条件，使得机床在状态量组合下进行加工；获取进行温度和误差同步量测后的温度值以及热变形量；利用模糊C‑均值聚类算法将温度值进行分群，以获得k个温度群，并将每个温度群中心发生处作为集群温度特征点；基于k个集群特征点及粗集合理论法，获得核集群因子；基于核集群因子及热变形量，建立线性回归热误差补偿模型，对机床的热误差补偿计算。提高直线定位以及旋转定位精度。

技术领域

本发明涉及设备加工技术领域，尤其涉及一种机床的热误差补偿计算方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

数控机床运转时，因为发热导致内部结构与机构产生变形误差，此热误差占整体误差比超过70％，严重影响最终加工件精度。而减少机床热误差的主要方法是采用热补偿，目前商业上作法是利用控制器内建补偿装置或是外接一补偿电路板，采事先量测温度值与变形值，依据简单数学回归模式，建立数据表格；实际操作时，透过黏贴于机床各机构件表面或内建于主轴等若干处的温度传感器，读取数据，再由数据表格获得刀具位置补偿值，将其转换为电流讯号输入控制器PLC的寄存器，在接受到G代码运行指令时，可读取此补偿值并使其送出机械讯号，移动刀具尖点的X，Y，Z位置，使其补偿误差。这种热变形补偿技术均只针对简单数控立式铣床或车床，在简单加工条件与工作状况下，建立简单热误差模型，并无任何能适用于立式五轴加工中心机，在遭遇各种复合多变的加工条件下，无法精准做到热误差补偿。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机床的热误差补偿计算方法、装置、设备和存储介质，解决了目前使用广泛的数控立式五轴加工中心机在进行各式铣、钻、切等复合多变加工时，模型无法准确建立而导致预测不准的问题。

本发明第一方面提供了一种机床的热误差补偿计算方法，包括：

获取复合切削加工条件的多种物理参数；其中，每种物理参数包括至少两种状态量；

基于田口实验法，计算对机床的目标参数的影响最大的物理参数的状态量组合；

将所述状态量组合赋值至机床对应的复合切削加工条件，以使得所述机床在所述状态量组合下进行加工；

获取对在所述物理参数组合下进行加工的机床进行温度和误差同步量测后的温度值以及热变形量；

利用模糊C-均值聚类算法将所述温度值进行分群，以获得k个温度群，并将每个温度群中心发生处作为集群温度特征点；

基于k个集群特征点以及粗集合理论法，以获得核集群因子；

基于核集群因子以及热变形量，建立线性回归热误差补偿模型，对机床的热误差补偿计算。

优选地，所述物理参数以及物理状态包括：加工状态包括周期性加工以及非周期性加工状态；加工方式物理参数包括面铣、端铣以及钻孔；切削状况物理参数包括轻、中以及重切削状态；工件材质变化物理参数包括铝、铸铁以及碳钢状态；运转状态物理参数包括空转、换刀换工件待机以及热机状态；主轴转速物理参数包括低、中以及高转速状态；三轴进给速度物理参数包括慢、中以及快状态；切深变化物理参数包括小、中以及大深度状态。

优选地，目标参数为所述机床的刀尖点X、Y、Z三轴向的变形量y₁、y₂、y₃的总和值η；其中，

优选地，利用模糊C-均值聚类算法将所述温度值进行分群，以获得k个温度群，并将每个温度群中心发生处作为集群温度特征点，具体为：