CN110597182B - 应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法 - Google Patents

应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，涉及丝杆传动技术领域，其技术方案要点是，包括：S1‑1、获取丝杆的形变量；S1‑2、根据机床的机械坐标参数、丝杆参数以及实际干扰参数计算得到实际加工时丝杆所在的坐标，并命名为初始宏变量；S1‑2‑1、判断初始宏变量是否落入一预设的自检参考值，是则进行补偿计算，否则输出报警信息；S1‑2‑2、补偿计算，其包括判断初始宏变量属于哪一个赋值范围；S1‑2‑3、根据初始宏变量所属的赋值范围将手动输入系数赋值给初始宏变量得到特定系数；S2、将丝杆的形变量乘以特定系数得到丝杆传动的实际补偿值。本发明可计算丝杆的实际补偿值，用于供热形变自校正***得到校正数据。

Description

应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法
技术领域
本发明涉及丝杆传动技术领域，更具体地说，它涉及一种应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法。
背景技术
现今，随着的科技的进步，人们在制造业上对数控机床的加工精度要求越来越高，其中丝杆传动精度是影响数控机床加工精度的重要因素。丝杆在传动过程中摩擦生热或受加工环境温度影响，会导致丝杆在轴向上发生膨胀拉伸，使得机床加工精度下降。
公开号为CN205380496U的专利：一种丝杆预拉伸结构,包括电机、电机座、联轴器、丝杆、丝杆前支座组件、丝杆后支座组件，丝杆水平安装于丝杆前支座组件与丝杆后支座组件之间，电机水平安装于电机座上，电机输出轴与丝杆轴通过联轴器连接，其中丝杆后支座组件包括调整垫、轴承座、隔套、轴承前端盖、锁紧螺母、轴承、中间内隔套、中间外隔套、轴承后端盖。调整垫安装在轴承座与轴承后端盖间，轴承安装在丝杆两侧，且两组轴承安装在中间内隔套和中间外隔套两侧，轴承两端还安装有隔套。
用隔套与轴承前端盖将轴承一端内外圈固定，另一端采用轴承后端盖将轴承外圈固定，轴承内圈采用锁紧螺母锁紧，达到预紧拉伸作用，使轴承内外圈受力均衡，保证轴承使用寿命；预紧拉伸量由调整垫来控制，使丝杆拉伸量得以量化控制，以适应不同工作环境下的丝杆预拉伸量。
上述技术方案可以减小因升温对丝杆传动精度的影响，但是依赖于人工手动调整和维修，导致使用相对不便，为此我司设计有丝杆热形变自校正***，为构建上述***对应的提出一种新的算法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，其可计算丝杆的实际补偿值，用于供热形变自校正***得到校正数据。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，包括：
S1-1、获取丝杆的形变量；
S1-2、根据机床的机械坐标参数、丝杆参数以及实际干扰参数计算得到实际加工时丝杆所在的坐标，并命名为初始宏变量；
S1-2-1、判断初始宏变量是否落入一预设的自检参考值，是则进行补偿计算，否则输出报警信息；
S1-2-2、补偿计算，其包括判断初始宏变量属于哪一个赋值范围，赋值范围为预设，每一个赋值范围均预设一手动输入系数；
S1-2-3、根据初始宏变量所属的赋值范围将手动输入系数赋值给初始宏变量得到特定系数；
S2、将丝杆的形变量乘以特定系数得到丝杆传动的实际补偿值。
通过上述技术方案，本发明可计算出丝杆的实际补偿值， 用于热形变自校正***做校正数据，保证该***的正常使用，以相对便捷、高效的减小丝杆热形变导致的加工误差。
本发明进一步设置为：所述丝杆的形变量为轴向变化量。
通过上述技术方案，本发明校正的主要是丝杆轴向热形变导致的误差；因为丝杆轴向热形变会导致机床按照原有参数加工时出现丝杆传动机构进给量错误，导致加工误差增大。
本发明进一步设置为：所述实际干扰参数包括对刀坐标、刀具偏移量以及刀具磨损值中的一种或多种。
通过上述技术方案，基于本发明的校正***的校正精度相对更高；因为本发明还考量了实际加工出现的刀偏和刀损等因素对加工精度的影响。
本发明进一步设置为：所述初始宏变量根据综合计算方式计算，综合计算方式包括根据机床的机械坐标参数和丝杆参数计算出理论丝杆的坐标数据，将对刀坐标、刀具偏移量以及刀具磨损值叠加至理论坐标数据对应的各个轴的值上。
本发明进一步设置为：所述自检参考值包括丝杆的总行程数据。
本发明进一步设置为：所述赋值范围为丝杆区间范围，其表示对应的手动输入系数使用的有效范围；所述手动输入系数为所属赋值范围内的丝杆膨胀量比例，所述赋值范围和手动输入系数为用户根据实际加工验证获得的数值。
通过上述技术方案，在不同加工情况，即不同丝杆传动量的情况下，其分别对应不同的赋值范围，在补偿计算时对应有相应的手动手动输入系数，从而本发明可以分段计算补偿量，使计算出的结构更为准确；同时不同用户可以根据自己实际加工情况确定赋值范围和手动输入系数，以使计算出的实际补偿值更为准确和贴合自己的设备，从而使用效果更佳。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过对丝杆初始坐标采集，综合刀具偏移、刀具磨损等构成的实际干扰参数计算出加工时丝杆所在的坐标；通过判断加工时丝杆所在的坐标是否符合某一赋值范围，将属于该赋值范围内的特定系数和丝杆的形变量相乘得到实际补偿值，以便用于构建丝杆热形变自校正***；
2、在不同加工情况，即不同丝杆传动量、不同丝杆驱动的载物座使用的位置点情况下，其分别对应有相应的手动手动输入系数，使得本发明可以分段式计算补偿值，从而最终得出的结构相对更为准确。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，参照图1，包括：
S1-1、获取丝杆的形变量；
S1-2、根据机床的机械坐标参数、丝杆参数以及实际干扰参数计算得到实际加工时丝杆所在的坐标（丝杆带动的滑台或滑道使用时的坐标，即位移量），并命名为初始宏变量；
S1-2-1、判断初始宏变量是否落入一预设的自检参考值，是则进行补偿计算，否则输出报警信息；自检参考值包括丝杆的总行程数据，通过其判断丝杆传动机构是否异常；报警信息可为文字段，例如：TOUCH SENSOR NOT ON；
S1-2-2、补偿计算，其包括判断初始宏变量属于哪一个赋值范围，赋值范围为预设，每一个赋值范围均预设一手动输入系数；其中赋值范围为丝杆区间范围，其表示对应的手动输入系数使用的有效范围，实际使用时可理解为丝杆的传动量，或加工时丝杆驱动的滑台使用的位移量、位置点；手动输入系数为所属赋值范围内的丝杆膨胀量比例；赋值范围和手动输入系数为用户根据实际加工验证获得的数值；
S1-2-3、根据初始宏变量所属的赋值范围将手动输入系数赋值给初始宏变量得到特定系数；
S2、将丝杆的形变量乘以特定系数得到丝杆传动的实际补偿值。
其中丝杆的形变量为轴向变化量，相对而言，丝杆的轴向形变会直接导致机床按照原有加工参数控制丝杆传动机构进给时发生进给量错误，影响加工机床加工精度。
对于丝杆轴向变化量的检测采集，主要有两种方式：
A、将一个千分仪（其为一种选择，还可选择其他距离传感器等）固定于丝杆传动机构的机体，将其测针的测头抵接在丝杆端面上，该端面平行径向截面，一般为丝杆始、末端面，也可是后续在丝杆上切削加工出的供测针落点的面；千分仪的输出端通过数据线连接于机床NC（数控计算机），采集并反馈至丝杆的实际检测值到数控计算机；
B、将一个距离传感器（例如：激光距离传感器）或其他位移量感应单元固定于丝杆传动机构的滑台的移动线上并置于其始端或末端侧，保证距离传感器的检测端朝向滑台上的某一个基准点。
使用时（冷机时，即设备温度较低时），先控制丝杆传动机构根据某一控制数据驱使其上的滑台（滑道）朝向距离传感器的检测端移动，以做基准测试获得基准参数；当需要校正补偿丝杆热形变导致的加工误差时，可按照基准测试时的控制数据再次控制滑台朝向距离传感器的检测端移动，此时距离传感器采集并输出相对第一次（基准测试）的偏差量，即获得丝杆的轴向热形变量，其可用于构成热形变自校正***，以便相对高效、便捷的减小丝杆热形变对加工精度的影响。
本发明的初始宏变量计算时需要考虑实际干扰参数，其包括对刀坐标、刀具偏移量、刀具磨损值、刀具长度、加工材径等各种实际加工时会出现的影响因素，上述数值由工作人员根据实际加工验证确认并输入，不同阶段的使用情况下，刀具磨损值等需要做相应更改，以使得计算出的结果更为准确。
上述初始宏变量可根据综合计算方式计算，综合计算方式包括根据机床的机械坐标参数和丝杆参数计算出丝杆的理论坐标数据，将对刀坐标、刀具偏移量以及刀具磨损值叠加至理论坐标数据对应的各个轴的值上，例如：当刀具磨损为X轴-1mm、Y轴-0.6mm、Z轴-1.2mm，则对应在丝杆的理论坐标X轴、Y轴以及Z轴分别加上以上数值，以得到实际加工时丝杆所在坐标。
在本发明计算出实际补偿值后，在数控计算机内存入指定地址；后续数控加工时，将指定地址中的实际补偿值（位置变化量）补偿到对应轴上，即可实现丝杆热形变自校正，或者说机床冷热位置无误差操作，保证加工精度。
以下为补偿算法程式示例：
IF[#914LE260.0]GOTO124（#914为初始宏变量，260为自检参考值）
解释：如果宏变量#914显示数值小于260,那么跳转到程序N124
GOTO900
解释：否则跳转到程序N900
N124
IF[#914LE230.0]GOTO125 （230为赋值范围，其小于丝杆总行程）
#907=#550（#907为赋值后的初始宏变量，即特定系数；#550为手动输入系数）
GOTO155
N125
#905=#908*#907（#905为实际补偿值；#908为丝杆的轴向变化量，即检测装置的反馈数据）
IF[ABS[#905]GT#906]GOTO901
#5201=-#905
G28U0
GOTO999
N900
G#33G#32
#3000=1(TOUCH SENSOR NOT ON)
解释：显示(TOUCH SENSOR NOT ON)报警
GOTO999
解释：跳转到程序N999结束全部宏程序。
综上所述，本发明可计算出丝杆的实际补偿值， 用于热形变自校正***做校正数据，保证该***的正常使用，以相对便捷、高效的减小丝杆热形变导致的加工误差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，其特征在于，包括：
S1-1、获取丝杆的形变量；
S1-2、根据机床的机械坐标参数、丝杆参数以及实际干扰参数计算得到实际加工时丝杆所在的坐标，并命名为初始宏变量；
S1-2-1、判断初始宏变量是否落入一预设的自检参考值，是则进行补偿计算，否则输出报警信息；
S1-2-2、补偿计算，其包括判断初始宏变量属于哪一个赋值范围，赋值范围为预设，每一个赋值范围均预设一手动输入系数；
S1-2-3、根据初始宏变量所属的赋值范围将手动输入系数赋值给初始宏变量得到特定系数；
S2、将丝杆的形变量乘以特定系数得到丝杆传动的实际补偿值；
所述赋值范围为丝杆区间范围，其表示对应的手动输入系数使用的有效范围；所述手动输入系数为所属赋值范围内的丝杆膨胀量比例，所述赋值范围和手动输入系数为用户根据实际加工验证获得的数值。
2.根据权利要求1所述的应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，其特征在于：所述丝杆的形变量为轴向变化量。
3.根据权利要求1所述的应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，其特征在于：所述实际干扰参数包括对刀坐标、刀具偏移量以及刀具磨损值中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，其特征在于：所述初始宏变量根据综合计算方式计算，综合计算方式包括根据机床的机械坐标参数和丝杆参数计算出理论丝杆的坐标数据，将对刀坐标、刀具偏移量以及刀具磨损值叠加至理论坐标数据对应的各个轴的值上。
5.根据权利要求1所述的应用于丝杆热形变自校正***的补偿算法，其特征在于：所述自检参考值包括丝杆的总行程数据。
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