CN107219820A - 一种基于时间分析的机床运动补偿方法 - Google Patents

一种基于时间分析的机床运动补偿方法 Download PDF

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毛益飞
杨纪村
葛峰
周二荣
翟祥文
王树兴
姜峰
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ANHUI JIEYONGDA INTELLIGENT MACHINE Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于时间分析的机床运动补偿方法，包括以下步骤：建立温差形变模型；分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2；计算出温差T，并基于温差形变模型计算出当前形变量L，并判断当前形变量L是否在误差范围内，且根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿。本发明首先根据机床在运动了一段时间后运动轴的温度变化情况建立差值形变模型，机床中各金属部件摩擦生热会影响到运动轴的温度，则制定运动轴的温度随着时间变化而变化的而产生形变的模型可以方便的通过分析目标机床运动轴在预设时间段内的温度变化情况来确定目标机床运动轴的形变量，从而根据上述形变量进行误差补偿，提高误差补偿的针对性。

Description

一种基于时间分析的机床运动补偿方法
技术领域
本发明涉及机床温度检测技术领域，尤其涉及一种基于时间分析的机床运动补偿方法。
背景技术
在精密机床的切削加工中，热源对机床的加工精度的影响较大，提高工件的加工精度必须对工件的热变形和机床的热变形作定量研究，并在加工过程中进行合理的控制和误差补偿。机床热误差的测量与补偿，一般需要在机床热误差测量的基础上，通过分析机床不同位置温度传感器测量的温度值与机床热变形的关系，建立数控机床热误差模型，并据此对机床的热变形进行补偿。
然而，如何选择机床温度测量方式是该项工作的一个难点与技术关键，如何简单、快速、有效地通过采集机床某些位置的温度来对机床的加工精度进行检测和调整，是本领域技术人员急需解决的问题之一。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于时间分析的机床运动补偿方法。
本发明提出的基于时间分析的机床运动补偿方法，包括以下步骤：
S1、建立温差形变模型；
S2、分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2；其中，t2>t1；
S3、计算出温差T，并基于温差形变模型计算出当前形变量L，并判断当前形变量L是否在误差范围内，且根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿，其中，T＝T2-T1。
优选地，步骤S1中温差形变模型具体包括：
优选地，步骤S2中具体包括：
利用多个温度采集模块分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2，且每一个温度采集模块包括多个温度传感器；
优选地，所述温度传感器采用红外温度传感器。
优选地，步骤S3具体包括：
根据当前形变量L与预设形变量L0进行比较来判断L否超出误差允许范围，当L≤xL0时，判定L在误差允许范围内且无需进行误差补偿，当L>xL0时，判定L超出误差允许范围并进行误差补偿，误差补偿值为当前形变量L；
其中，x为预设值且x>1。
优选地，步骤S3还包括：
当T≥yTb时，启动温度异常预警，并显示机床目标运动轴的当前温度T；
其中，y>1。
本发明首先建立差值形变模型，该差值形变模型根据机床在运动了一段时间后运动轴的温度变化情况来制定，由于机床中各金属部件摩擦生热会影响到运动轴的温度，因此根据预设规则来制定运动轴的温度随着时间变化而变化的而产生形变的模型可以方便的通过分析目标机床运动轴在预设时间段内的温度变化情况来确定目标机床运动轴的形变量，从而根据上述形变量进行误差补偿，提高误差补偿的针对性。具体地：本发明分别在两个时间点采集机床运动轴的两个温度，进而通过分析两个温度值的差值查看目标机床运动轴在预设时间段内的变化情况，分析出其温度变化趋势，根据温差的范围为目标机床运动轴选择对应的形变量，其中形变量与温差呈正比例关系，更适应于热膨胀原理，提高了形变量分配的有效性和针对性。进一步地，本发明分别在两个时间点采集机床运动轴的温度并对其温差进行分析，避免了温度容易骤变以及容易受影响而干扰温度采集结果的弊端，针对性的对机床运动轴的温度变化趋势进行分析，通过提高温度分析的精度来提高误差补偿的针对性，从而准确、快速的对机床的加工精度进行调整，保证机床的加工效果。
附图说明
图1为一种基于时间分析的机床运动补偿方法的步骤示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种基于时间分析的机床运动补偿方法。
参照图1，本发明提出的基于时间分析的机床运动补偿方法，包括以下步骤：
S1、建立温差形变模型；
S2、分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2；其中，t2>t1；
本实施方式中，步骤S2具体包括：
利用多个温度采集模块分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2，设置多个温度采集模块可从不同位置和不同角度对机床目标运动轴的温度进行采集，从保证对目标运动轴温度采集全面性的基础上提高了温度采集结果的准确性，为后续对每一个机床运动轴的温度分析提供可靠的参考依据；且每一个温度采集模块包括多个温度传感器，设置多个温度传感器有利于进一步提高每一个温度采集模块温度采集结果的精度；优选地，所述温度传感器采用红外温度传感器。
S3、计算出温差T，并基于温差形变模型计算出当前形变量L，并判断当前形变量L是否在误差范围内，且根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿，其中，T＝T2-T1。
步骤S3具体包括：
根据当前形变量L与预设形变量L0进行比较来判断L否超出误差允许范围，当L≤xL0时，表明目标机床运动轴的当前形变量较小，此时判定L在误差允许范围内且无需进行误差补偿，当L>xL0时，表明目标机床运动轴的当前形变量较大，为避免上述较大的形变量对机床的加工精度造成影响，判定L超出误差允许范围并进行误差补偿，误差补偿值为当前形变量L，使机床保持稳定有效地加工精度，从而保证加工出的产品的质量和效果；
其中，x为预设值且x>1。
本实施方式中，步骤S1中温差形变模型具体包括：
当目标机床运动轴在t1时刻到t2时刻这一时间段内温度升高较小，表明目标机床运动轴的当前温度较低，此时则为其分配较小的形变量；当目标机床运动在上述时间段温度升高较明显，则表明在上述时间段后机床运动轴的实际温度较高，此高温必然对机床运动轴的运行状态造成影响，此时为其分配较大的形变量，方便后续对机床运动轴的形变量进行分析。上述温差形变模型根据多次试验数据结果以及机床的实际运行状态和运行参数进行设定，有利于提高形变量分配的有效性和针对性。
在更进一步的实施例中，步骤S3还包括：
当T≥yTb时，表明目标机床运动轴在t1时刻到t2时刻这一时间段内温度升高程度过高，则此时目标机床运动轴的实际温度过高，为使相关工作人员注意到该异常情况，启动温度异常预警，并显示机床目标运动轴的当前温度T，不仅有利于对相关工作人员进行温度异常报警，而且方便上述工作人员查看到机床目标运动轴的实际温度，使其根据实际温度采取针对性的应对方案和解决措施，从而保证机床的正常运行状态；其中，y>1。
本实施方式首先建立差值形变模型，该差值形变模型根据机床在运动了一段时间后运动轴的温度变化情况来制定，由于机床中各金属部件摩擦生热会影响到运动轴的温度，因此根据预设规则来制定运动轴的温度随着时间变化而变化的而产生形变的模型可以方便的通过分析目标机床运动轴在预设时间段内的温度变化情况来确定目标机床运动轴的形变量，从而根据上述形变量进行误差补偿，提高误差补偿的针对性。具体地：本实施方式分别在两个时间点采集机床运动轴的两个温度，进而通过分析两个温度值的差值查看目标机床运动轴在预设时间段内的变化情况，分析出其温度变化趋势，根据温差的范围为目标机床运动轴选择对应的形变量，其中形变量与温差呈正比例关系，更适应于热膨胀原理，提高了形变量分配的有效性和针对性。进一步地，本实施方式分别在两个时间点采集机床运动轴的温度并对其温差进行分析，避免了温度容易骤变以及容易受影响而干扰温度采集结果的弊端，针对性的对机床运动轴的温度变化趋势进行分析，通过提高温度分析的精度来提高误差补偿的针对性，从而准确、快速的对机床的加工精度进行调整，保证机床的加工效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于时间分析的机床运动补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立温差形变模型；
S2、分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2；其中，t2>t1；
S3、计算出温差T，并基于温差形变模型计算出当前形变量L，并判断当前形变量L是否在误差范围内，且根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿，其中，T＝T2-T1。
2.根据权利要求1所述的基于时间分析的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S1中温差形变模型具体包括：
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>T</mi> <mo>&lt;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>3</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>.</mo> </mrow>
3.根据权利要求1所述的基于时间分析的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S2中具体包括：
利用多个温度采集模块分别在机床开始运行后t1时刻和t2时刻采集机床目标运动轴的温度T1和T2，且每一个温度采集模块均包括多个温度传感器；
优选地，所述温度传感器采用红外温度传感器。
4.根据权利要求1所述的基于时间分析的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
根据当前形变量L与预设形变量L0进行比较来判断L否超出误差允许范围，当L≤xL0时，判定L在误差允许范围内且无需进行误差补偿，当L>xL0时，判定L超出误差允许范围并进行误差补偿，误差补偿值为当前形变量L；
其中，x为预设值且x>1。
5.根据权利要求2所述的基于时间分析的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S3还包括：
当T≥yTb时，启动温度异常预警，并显示机床目标运动轴的当前温度T；
其中，y>1。
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