CN112631202A

CN112631202A - 机加工温度补正方法、***、装置及计算机存储介质

Info

Publication number: CN112631202A
Application number: CN202011559497.2A
Authority: CN
Inventors: 崔靖宇; 孙旌贺; 韩快快
Original assignee: Jinshang Precision Machine Tool Zhejiang Co ltd
Current assignee: Jinshang Precision Machine Tool Zhejiang Co ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本申请涉及一种机加工温度补正方法、***、装置及计算机存储介质，其包括丝杆补正子方法和铸件追加补正子方法，所述丝杆补正子方法包括：获取丝杆的轴向变化量；以及，根据预设的丝杆补正算法处理轴向变化量，并得到丝杆补正量；所述铸件追加补正子方法包括：获取机床的铸件温度；其中，铸件包括待补正的丝杆所驱动的滑块；根据预设的铸件补正算法处理铸件温度，并得到铸件补正量；以及，累计丝杆补正量和铸件补正量，得到实际补正量。本申请具有减小对机床结构调整的同时能提高加工精度的效果。

Description

机加工温度补正方法、***、装置及计算机存储介质

技术领域

本申请涉及精密机加工技术领域，尤其是涉及一种机加工温度补正方法、***、装置及计算机存储介质。

背景技术

机床的床身、立柱、拖板等基础件和滚珠丝杠等传动部件大多是由金属材料制成，因加工、运行等原因，会导致丝杆、床身等部件受热变形，导致连续加工时出现尺寸偏。

一种相关技术，其选择在机加工的过程中对机床的丝杆做液冷，以减小温度导致的误差。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：上述内容导致机床原结构需要做较多调整。

发明内容

为了在减小对机床结构调整的同时能提高加工精度，本申请提供了一种机加工温度补正方法、***、装置及计算机存储介质。

第一方面，本申请提供一种机加工温度补正方法，采用如下的技术方案：

一种机加工温度补正方法，包括丝杆补正子方法和铸件追加补正子方法，所述丝杆补正子方法包括：

获取丝杆的轴向变化量；以及，

根据预设的丝杆补正算法处理轴向变化量，并得到丝杆补正量；

所述铸件追加补正子方法包括：

获取机床的铸件温度；其中，铸件包括待补正的丝杆所驱动的滑块；

根据预设的铸件补正算法处理铸件温度，并得到铸件补正量；以及，

累计丝杆补正量和铸件补正量，得到实际补正量。

通过采用上述技术方案，机加工过程中，只需获取丝杆的轴向变化量和铸件的温度，即可处理得到丝杆补正量和铸件补正量；后续，机床根据两个补正量对应调节原有的控制参数执行补正动作，以改善加工精度；由于此时只是测丝杆的轴向变形和铸件的温度，所以对机床的原有构造改动相对较小，且因为不仅仅考虑了丝杆的热变形，还追加了铸件的温度补正，所以精度相对更高。

可选的，所述铸件补正算法包括：

将获取的铸件温度减去预设的基准温度，计算得到铸件温度变化量；

将铸件温度变化量乘以预确定的单一铸件偏差系数得到单一加工偏差值，根据单一加工偏差值得到铸件补正量。

通过采用上述技术方案，除了考虑丝杆的热变形干扰，本申请还考虑了丝杆所驱动的滑块热变形的影响，并根据铸件的温度变化量对应调节补正量。

可选的，所述铸件还包括床身铸件、主轴壳或马达支架中的任一一种或多种；

获取机床的铸件的温度包括在同一温度采集节点，从同一机床的多个不同的铸件获取温度；

所述铸件补正算法包括：

累加待补正丝杆所驱动的滑块所对应的偏差系数和各个铸件在各个温度下所对应的偏差影响系数，并得到综合铸件偏差系数；其中，偏差系数和偏差影响系数均为预设；

将待补正的丝杆所驱动的滑块的温度作为补正温度；

将补正温度减去预设的基准温度，得到铸件温度变化量；

铸件温度变化量乘以综合铸件偏差系数得到综合加工偏差值，根据综合加工偏差值得到铸件补正量。

通过采用上述技术方案，除了考虑丝杆、丝杆所驱动的滑块，本申请还考虑了机床上的其他各个铸件对工件加工的影响，并综合偏差影响系数调整了铸件补正量计算用的偏差系数，使得到的铸件补正量准确度更高，从而使补正效果相对更佳。

第二方面，本申请提供一种机加工温度补正***，采用如下的技术方案：

一种机加工温度补正***，包括：

丝杆补正模块，用于获取丝杆的轴向变化量，根据预设的丝杆补正算法处理轴向变化量，并得到丝杆补正量；以及，

铸件追加补正模块，用于获取机床的铸件温度；其中，铸件包括待补正的丝杆所驱动的滑块；根据预设的铸件补正算法处理铸件温度，并得到铸件补正量；累计丝杆补正量和铸件补正量，得到实际补正量。

通过采用上述技术方案，可配合对应的硬件组成执行并实现上述机加工温度补正方法，在减小对机床改造的同时降低机床热变形导致的工件加工偏差。

第三方面，本申请提供一种机加工温度补正装置，采用如下的技术方案：

一种机加工温度补正装置，包括：

测距单元，被配置为：用于检测并输出待补正的丝杆的轴向变化量；

温度采集单元，包括若干个埋设于机床的铸件内的温度感应器，所述温度感应器检测并输出铸件的温度检测信号；以及，

分析机构，包括前级处理模块和温度模块，前级处理模块连接于测距单元的输出端，接收和根据上述机加工温度补正方法响应轴向变化量；温度模块连接于温度感应器的输出端，接收和根据上述机加工温度补正方法响应温度检测信号；前级处理模块和温度模块相互连接或分别被配置为输出端连接至机床的控制***。

通过采用上述技术方案，可通过根据丝杆的轴向变化量和铸件的温度，对丝杆和铸件的热变形产生的误差做补正，以减小加工误差；由于只是检测丝杆的轴向变化量和铸件温度，所以对原机床的改造相对更小。

第四方面，本申请提供一种计算机存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述机加工温度补正方法的计算机程序。

通过采用上述技术方案，工作人员只需将计算机存储介质安装至机床，按照机加工温度补正方法为其配置硬件组成和设置，即可实现对机床热变形造成的工件加工偏差做补正，以提高加工精度。

附图说明

图1是本申请一个实施例的结构示意框图。

附图标记说明：1、测距单元；2、温度采集单元；3、分析机构；31、前级处理模块；32、温度模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种机加工温度补正方法。机加工温度补正方法包括丝杆补正子方法和铸件追加补正子方法，其中，丝杆补正子方法的对象可以是用于驱使工件移动的丝杆滑台，其用于对机加工过程中丝杆升温导致的轴向变形所产生的加工误差进行补正，因为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。

丝杆补正子方法包括：

获取丝杆的轴向变化量，例如：安装探测方向平行于丝杆的激光测距仪，其探测点落在丝杆的端头；参照图1，某一用于执行并实现本方法的具有数据分析和处理能力的前级处理模块31连接于激光测距仪的输出端，前级处理模块31接收激光测距仪的检测值，再通过和某一预确定的基准值检测值做差，即可得到丝杆的轴向变化量。

后续，根据预设的丝杆补正算法处理轴向变化量，即可得到丝杆补正量。其中，丝杆补正算法包括：

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（丝杆带动的滑块或滑道使用时的坐标，即位移量），并命名为初始宏变量；

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；

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块使用的位移量、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；

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；

将丝杆的轴向变化量乘以特定系数得到丝杆传动的实际补偿值。

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。

随着机加工的进行，例如：45分钟之后，丝杆的热变形逐渐达到饱和，而此时，铸件升温引起的热变形所导致的加工偏差继续增大，本申请的铸件追加补正子方法可用于对上述偏差做进一步补正，以更进一步的提高加工精度；铸件追加补正子方法包括：

获取机床的铸件温度；其中，铸件包括待补正的丝杆所驱动的滑块；铸件温度通过若干个埋设于机床的铸件内的温度感应器检测得到，温度感应器检测并输出铸件的温度检测信号。

根据预设的铸件补正算法处理铸件温度，并得到铸件补正量；参照图1，该步骤通过设置一具有数据分析和处理能力的温度模块32，将其输入端连接于温度感应器的输出端，再由温度模块32实现。其中，铸件温度补正算法有两类，一类仅针对铸件包括单一的待补正丝杆所驱动的滑块，其包括：

将获取的铸件温度减去预设的基准温度（可由工作人员根据季节、环境温度设定），计算得到铸件温度变化量；

将铸件温度变化量乘以预确定的单一铸件偏差系数得到单一加工偏差值，根据单一加工偏差值得到铸件补正量；其中，单一铸件偏差系数，由工作人员根据实际加工验证确认并输入温度模块32，例如：在某一温度下加工得到工件a，同时得到a加工偏差以及铸件的温度变化情况，多次重复上述操作。再以温度横坐标，偏差为纵坐标建立二维坐标系，计算得到偏差系数。

后续，累计丝杆补正量和铸件补正量，即可得到实际补正量。

第二类铸件温度补正算法，其针对多铸件综合，铸件还包括床身铸件、主轴壳或马达支架中的任一一种或多种；

所述铸件补正算法包括：

将待补正的丝杆所驱动的滑块的温度作为补正温度；

将补正温度减去预设的基准温度，得到铸件温度变化量；

上述铸件补正量的计算获取方式，例如：

在某一温度下加工得到工件a，同时得到a加工偏差以及铸件A,B,C…的温度变化情况，多次重复上述操作，建立足够的数据库进行对比分析，最终得到A,B,C各点的温度变化情况与a加工偏差的近似等量关系式；如a=x*A+y*B+z * C+D,或者是其它关系公式，后续即可计算得到铸件补正量。

实际补正量的计算可在机床的控制***中处理得到，也可以是机床分别响应丝杆补正量和铸件补正量。

综上所述，本方法不仅对机床的改造相对较小，还可对丝杆热变形和铸件热变形造成的偏差做补正，从而能够有效提高加工精度。

本申请实施例还公开一种机加工温度补正***。机加工温度补正***包括：

应用上述***后可配合对应的硬件组成执行并实现上述机加工温度补正方法，在减小对机床改造的同时降低机床热变形导致的工件加工偏差。

本申请实施例还公开一种机加工温度补正装置。参照图1，机加工温度补正装置包括：

测距单元1，被配置为：用于检测并输出待补正的丝杆的轴向变化量；其可采用激光测距仪、千分表等干感应测距器件，以千分表为例，其通过一活动支架安装于机床且测头落待补正的丝杆的端面，以检测并输出丝杆的轴向变化量；

温度采集单元2，包括若干个埋设于机床的铸件内的温度感应器，例如：热电偶感应器，安装时，将其置于指定铸件的工艺孔内或单独成型适配的造型孔，再通过胶粘或螺纹连接的方式固定；温度感应器检测并输出铸件的温度检测信号；以及，

分析机构3，包括前级处理模块31和温度模块32，前级处理模块31连接于测距单元1的输出端，接收和根据上述的机加工温度补正方法响应轴向变化量；温度模块32连接于温度感应器的输出端，接收和根据上述的机加工温度补正方法响应温度检测信号；其中，前级处理模块31和温度模块32可以是分别单独配置的以MCU为核心的处理模块，必要时也可以将两者整合。

在前级处理模块31和温度模块32相互独立且相互连接的基础下，温度模块32的输出端被配置为用于连接机床的控制***；

而前级处理模块31和温度模块32相互独立时且不互连时，前级处理模块31和温度模块32的输出端被分别配置为连接于机床的控制***；后续，将处理得到的实际补正量发送给机床，以便机床对热变形造成的工件加工偏差做补正。

本申请实施例还公开一种计算机存储介质。计算机存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上述的机加工温度补正方法的计算机程序。

工作人员只需将其安装至机床，按照机加工温度补正方法为其配置硬件组成和设置，即可实现对机床热变形造成的工件加工偏差做补正，以提高加工精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims

1.一种机加工温度补正方法，其特征在于：包括丝杆补正子方法和铸件追加补正子方法，所述丝杆补正子方法包括：

获取丝杆的轴向变化量；以及，

所述铸件追加补正子方法包括：

累计丝杆补正量和铸件补正量，得到实际补正量。

2.根据权利要求1所述的机加工温度补正方法，其特征在于，所述铸件补正算法包括：

3.根据权利要求1所述的机加工温度补正方法，其特征在于：所述铸件还包括床身铸件、主轴壳或马达支架中的任一一种或多种；

所述铸件补正算法包括：

将待补正的丝杆所驱动的滑块的温度作为补正温度；

将补正温度减去预设的基准温度，得到铸件温度变化量；

4.一种机加工温度补正***，其特征在于，包括：

5.一种机加工温度补正装置，其特征在于，包括：

测距单元（1），被配置为：用于检测并输出待补正的丝杆的轴向变化量；

温度采集单元（2），包括若干个埋设于机床的铸件内的温度感应器，所述温度感应器检测并输出铸件的温度检测信号；以及，

分析机构（3），包括前级处理模块（31）和温度模块（32），前级处理模块（31）连接于测距单元（1）的输出端，接收和根据权利要求1-3任一所述的方法响应轴向变化量；温度模块（32）连接于温度感应器的输出端，接收和根据权利要求1-3任一所述的方法响应温度检测信号；前级处理模块（31）和温度模块（32）相互连接或分别被配置为输出端连接至机床的控制***。

6.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-3任一一种方法的计算机程序。