[发明专利]数控机床的电主轴的温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控领域，特别涉及一种数控机床的电主轴的温度补偿方法。

背景技术

高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，尤其是面对模具加工市场时。高速数控机床的核心部件是电主轴，其性能的好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。电主轴与普通结构的主轴相比，将电机内置于主轴，省掉齿轮、带轮等一系列环节，从而实现了将主轴传动系统的传动惯量尽可能地减至最小的目的。

电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，不但转速高、功率大，还有一系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，以确保其高速运转的可靠性与安全性。将电机内置于主轴部件后，不可避免的将会产生发热问题，从而需要设计专门的水冷或油冷装置系统及温度补偿功能。

高速电主轴的轴向热伸长直接影响刀具的位置，从而造成加工误差，如何快速、准确的测量高速电主轴的热伸长量对研究电主轴的动态特性以及发展智能电主轴及其重要。

现有技术中通过改变机床的机械结构来减小电主轴的轴向热伸长量对机床精度的影响。但是，改变机械结构会引起其他部件的受力情况的改变，因此这样的解决方案具有很强的局限性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床的电主轴的温度补偿方法，从而克服通过改变机械结构减小电主轴的轴向热伸长量对机床精度的影响具有局限性的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种数控机床的电主轴的温度补偿方法，温度补偿方法包括如下步骤：使用温度传感器测量不同转速下的电主轴的温度，其中相邻两次测量之间间隔第一预定时间，并将实时温度输入温控装置；使电主轴在不同转速下保持第二预定时间，并使用对刀仪测量电主轴在不同转速下的热伸长量；根据所测量的实时温度和热伸长量建立温度变化与热伸长量之间的非线性曲线；使用PLC的文件存储器读取温控装置中的温度，并根据非线性曲线上与温度对应的点的切线所确定的线性关系来计算电主轴的热伸长量，作为温度补偿量；将温度补偿量补偿至数控机床的外部机械坐标偏移中。

优选地，上述技术方案中，第一预定时间为18-22分钟。

优选地，上述技术方案中，第二预定时间为15-20分钟。

优选地，上述技术方案中，线性关系为如下公式：热伸长量＝电主轴的温度模拟量*100/205-(减去)电主轴的常温长度，其中，电主轴的温度模拟量由温控装置输出至PLC。

优选地，上述技术方案中，温度传感器为非接触式温度传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明无需对数控机床的机械结构作出改动，避免对其他部件的受力发生影响，将温度的提升引起的热伸长量补偿到外部机械坐标偏移中，在保持低成本的基础上解决热伸长问题。

附图说明

图1是根据本发明的数控机床的电主轴的温度补偿装置。

图2是根据本发明的数控机床的电主轴的温度补偿方法的流程图。

图3是根据本发明的实时温度的测量结果。

图4是根据本发明的热伸长量的测量结果。

图5是根据本发明的温度变化与热伸长量之间的非线性曲线。

图6是根据本发明的PLC的计算梯形图。

主要附图标记说明：

1-原有电路，2-温控装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明，在数控机床的原有电路1上增加了温控装置2，用于采集温度传感器所测量的电主轴(其轴线沿Z轴方向延伸)的实时温度。由于温控装置2输出的是模拟量，系统采集其信号需要采用模拟输入输出模块，因此电路中还增加了模拟输入输出模块(未示出)。

如图2所示，根据本发明的具体实施方式的数控机床的电主轴的温度补偿方法包括如下步骤：

S1：测量电主轴在不同转速下的温度