一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，包括：溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫、溫差判斷模塊、形變推算模塊、補償判斷模塊和運動輸出模塊。本發(fā)明通過溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的溫差變化趨勢圖，可根據(jù)機床運動狀態(tài)獲得各運動軸的溫差；通過形變推算模塊可獲得溫差對應(yīng)的形變量。本發(fā)明解決了沒有預(yù)裝溫度傳感器的機床無法直接測量溫度作為形變推算依據(jù)的問題。本發(fā)明中，通過補償判斷模塊將形變量與誤差允許范圍進行對比，避免了加工工件由于機床發(fā)熱導致的誤差問題，并簡化了機床運動過程中的運動補償工作，從而提高機床加工效率。
【專利說明】
一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機床技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機床作為一種半自動化批量生產(chǎn)工具，在制造業(yè)中占有舉足輕重的地位。但是，機床在運轉(zhuǎn)時，傳動部件之間存在相對運動，機床絲桿、螺母座、軸承等摩擦產(chǎn)生發(fā)熱而導致熱脹冷縮，從而造成機床三軸位移的變化，導致加工工件出現(xiàn)誤差。
[0003]目前解決以上問題的方法就是通過各種方法獲得機床溫升數(shù)據(jù)，然后根據(jù)溫升數(shù)據(jù)計算運動軸形變，在進行運動補償。該方法存在兩個問題:一、機床溫度不好測量，目前出現(xiàn)了在機床各傳動部件安裝溫度傳感器的方法進行溫度檢測，但是溫度傳感器只能在機床組裝時預(yù)裝，損壞了不好更換，而且容易對機床運行產(chǎn)生干涉;二、很多工件加工都是允許產(chǎn)生誤差的，而運動軸位移產(chǎn)生的加工誤差也未必超出誤差允許范圍，但是目前對運動軸進行誤差糾正時，不考慮誤差允許情況，導致誤差糾正工作量大，降低了工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明提出的一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，包括:
[0006]溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)部存儲有表示溫差與不同運動狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系的溫差變化趨勢圖，運動狀態(tài)包括運動速度和運動時間；
[0007]溫差判斷模塊，其分別連接機床數(shù)控系統(tǒng)和溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫;溫差判斷模塊通過機床數(shù)控系統(tǒng)獲得機床運動狀態(tài)變化軌跡，并根據(jù)機床運動狀態(tài)變化軌跡從溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫調(diào)用對應(yīng)的溫差作為當前溫差；
[0008]形變推算模塊，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有不同形變量與不同溫差的對應(yīng)關(guān)系，其連接溫差判斷模塊，并用于根據(jù)當前溫差調(diào)用對應(yīng)的形變量作為當前形變量；
[0009]補償判斷模塊，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有誤差允許范圍；補償判斷模塊與形變推算模塊連接，其獲得當前形變量，并判斷當前形變量是否超出誤差允許范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出補償目標；
[0010]運動輸出模塊，其分別連接機床數(shù)控系統(tǒng)和補償判斷模塊;運動輸出模塊從機床數(shù)控系統(tǒng)獲得運動量，并從補償判斷模塊獲得補償目標，然后根據(jù)運動量和補償目標合成運動目標并輸出。
[0011 ]優(yōu)選地，誤差允許范圍包括舍量值和增量值，舍量值為工件允許最大缺失量，增量值為工件允許最大延伸量;補償判斷模塊根據(jù)運動軸形變方向?qū)斍靶巫兞颗c舍量值或增量值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷當前形變量是否超出誤差允許范圍。
[0012]優(yōu)選地，補償判斷模塊優(yōu)先將當前形變量分別與舍量值和增量值比較，當當前形變量即小于舍量值又小于增量值，判斷當前形變量未超出誤差允許范圍；當當前形變量即大于舍量值又大于增量值，判斷當前形變量超出誤差允許范圍；當當前形變量大于舍量值和增量值中的一個并小于另一個，根據(jù)形變方向判斷選擇舍量值還是增量值作為比較標準進行比較。
[0013]優(yōu)選地，當前形變量超出誤差允許范圍，補償目標等于當前形變量;當前形變量未超出誤差允許范圍，補償目標等于O。
[0014]優(yōu)選地，溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫中，機床各運動軸分別對應(yīng)一幅溫差變化趨勢圖，溫差變化趨勢圖中包含多條升溫曲線和一條降溫曲線;每條升溫曲線表示的是不同溫度下溫差隨著時間遞增的關(guān)系，降溫曲線表示的是機床停止過程中，運動軸溫差隨著時間遞減的關(guān)系。
[0015]本發(fā)明提出的一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，通過溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的溫差變化趨勢圖，可根據(jù)機床運動狀態(tài)獲得各運動軸的溫差;通過形變推算模塊可獲得溫差對應(yīng)的形變量。即，本發(fā)明可根據(jù)機床運動狀態(tài)獲得各運動軸形變量。如此，在計算機床由于發(fā)熱導致的形變過程中，省略了溫度測量的步驟，解決了沒有預(yù)裝溫度傳感器的機床無法直接測量溫度作為形變推算依據(jù)的問題。
[0016]本發(fā)明中，通過補償判斷模塊將形變量與誤差允許范圍進行對比，首先判斷機床發(fā)熱狀態(tài)下各運動軸形變量是否會產(chǎn)生超出誤差允許范圍的誤差。且補償判斷模塊根據(jù)判斷結(jié)果輸出補償目標，即在超范圍和不超范圍的情況下進行不同的運動補償，例如，在不超范圍的情況下，不進行運動補償，即輸出量值為O的補償目標。如此，可簡化機床運動過程中的運動補償工作，從而提高機床加工效率。且由于補償判斷模塊以誤差允許范圍為標準對形變量進行實時檢測，當形變量超出誤差允許范圍，則立刻進行誤差補償。如此，避免了加工工件由于機床發(fā)熱導致的誤差問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提出的一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為溫差隨運動狀態(tài)變化的關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參照圖1，本發(fā)明提出的一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，包括:
[0020]溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)部存儲有表示溫差與不同運動狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系的溫差變化趨勢圖，運動狀態(tài)包括運動速度和運動時間。
[0021 ]本實施方式中，溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫中，機床各運動軸分別對應(yīng)一幅溫差變化趨勢圖，溫差變化趨勢圖中包含多條升溫曲線和一條降溫曲線;每條升溫曲線表示的是不同溫度下溫差隨著時間遞增的關(guān)系，降溫曲線表示的是機床停止過程中，運動軸溫差隨著時間遞減的關(guān)系。具體參照圖2。
[0022]圖2中，降溫部分，降溫值等于停機初始時刻的溫升值減去停機時間對應(yīng)的溫升值。例如，圖2中，機床在速度D下運行了時間t3后停止，此時溫升值為Tq，停止了時間ta后溫升值為Th，則，在停止初始溫度為Tq，對應(yīng)停止時間ta的降溫值為Tq-Th。
[0023]如此，依照圖2，運動軸P在A速度下運行了 11時間后停止了時間ta，則根據(jù)圖譜可確定目標運動軸在A速度下運行了tl對應(yīng)的溫升值為Tz，根據(jù)圖譜中中降溫與時間的關(guān)系，可以確定在停止初始時刻溫升值為Tz的情況下停止時間ta對應(yīng)的降溫值為Tz-Th，則可獲得目標運動軸在A速度下運行了 tl時間后停止了時間ta后當前溫升數(shù)據(jù)為Tz-(Tz-Th) =Th。
[0024]可見，建立如圖2所示的溫差與形變關(guān)系圖譜后，可根據(jù)運動狀態(tài)在圖譜中直接查詢溫差值。
[0025]本實施方式中的溫差為機場運動過程中摩擦生熱導致的溫升值，故而溫差恒大于O。機床各運動軸在一定運動速度下，其溫差并不是隨著運動時間的延長而無限上升的，一定運動速度下，溫差都有一個上限值，且溫差上限值與運動速度成正相關(guān)關(guān)系，即運動速度越大，運動軸可達到的溫差上限值越大。圖2中，速度AB⑶依次減小。
[0026]溫差判斷模塊，其分別連接機床數(shù)控系統(tǒng)和溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫。溫差判斷模塊通過機床數(shù)控系統(tǒng)獲得機床運動狀態(tài)變化軌跡即機床當前運動速度和持續(xù)運動時間，并根據(jù)機床運動狀態(tài)變化軌跡從溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫調(diào)用對應(yīng)的溫差作為當前溫差。例如，結(jié)合圖2，機床目標運動軸運動速度為C，持續(xù)運動時間為11，則當前溫差為Tq。
[0027]形變推算模塊，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有不同形變量與不同溫差的對應(yīng)關(guān)系。具體地，形變推算模塊中可預(yù)設(shè)形變量與溫差的關(guān)聯(lián)趨勢圖，也可預(yù)設(shè)多個關(guān)聯(lián)集合，每一個關(guān)聯(lián)集合均包含一個溫差和該溫差對應(yīng)的形變量。
[0028]形變推算模塊連接溫差判斷模塊，并用于根據(jù)當前溫差調(diào)用對應(yīng)的形變量作為當前形變量。
[0029]補償判斷模塊，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有誤差允許范圍。誤差允許范圍包括舍量值和增量值，舍量值為工件允許最大缺失量，增量值為工件允許最大延伸量。工件加工過程中，其誤差為缺失還是延伸，與運動軸形變方向有關(guān)。補償判斷模塊與形變推算模塊連接，其獲得當前形變量，并根據(jù)運動軸形變方向?qū)斍靶巫兞颗c舍量值或增量值進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果判斷當前形變量是否超出誤差允許范圍，最后根據(jù)判斷結(jié)果輸出補償目標。
[0030]本實施方式中，形變推算模塊可先根據(jù)形變量方向確定運動軸形變量導致工件缺失還是延伸，當工件缺失時與舍量值比較，當工建增加時與增量值比較。只有當工件缺失時形變量小于舍量值或者當工作增加時形變量小于增量值，才可判斷當前形變量未超出誤差允許范圍。
[0031]具體實施時，補償判斷模塊還可優(yōu)先將當前形變量分別與舍量值和增量值比較，當當前形變量即小于舍量值又小于增量值，判斷當前形變量未超出誤差允許范圍；當當前形變量即大于舍量值又大于增量值，判斷當前形變量超出誤差允許范圍；當當前形變量大于舍量值和增量值中的一個并小于另一個，才確定形變方向，并根據(jù)形變方向判斷選擇舍量值還是增量值作為比較標準。
[0032]本實施方式中，當前形變量超出誤差允許范圍，補償目標等于當前形變量；當前形變量未超出誤差允許范圍，補償目標等于O。
[0033]運動輸出模塊，其分別連接機床數(shù)控系統(tǒng)和補償判斷模塊。運動輸出模塊從機床數(shù)控系統(tǒng)獲得運動量，并從補償判斷模塊獲得補償目標，然后根據(jù)運動量和補償目標合成運動目標并輸出。
[0034]本實施方式中，運動輸出模塊輸出的運動目標始終由運動量和補償目標合成。即，在運動軸形變未超出誤差允許范圍的情況下，實際不需要輸出補償目標的情況下，本實施方式中輸出量值為O的補償目標。如此，避免了在不同情況下即形變量超出誤差允許范圍和不超出誤差允許范圍的情況下采用不同的運動目標計算方式增加的計算復雜性，從而簡化了機床運動補償控制程序，有利于提高加工效率。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，其特征在于，包括: 溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)部存儲有表示溫差與不同運動狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系的溫差變化趨勢圖，運動狀態(tài)包括運動速度和運動時間； 溫差判斷模塊，其分別連接機床數(shù)控系統(tǒng)和溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫;溫差判斷模塊通過機床數(shù)控系統(tǒng)獲得機床運動狀態(tài)變化軌跡，并根據(jù)機床運動狀態(tài)變化軌跡從溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫調(diào)用對應(yīng)的溫差作為當前溫差； 形變推算模塊，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有不同形變量與不同溫差的對應(yīng)關(guān)系，其連接溫差判斷模塊，并用于根據(jù)當前溫差調(diào)用對應(yīng)的形變量作為當前形變量； 補償判斷模塊，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有誤差允許范圍；補償判斷模塊與形變推算模塊連接，其獲得當前形變量，并判斷當前形變量是否超出誤差允許范圍，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出補償目標； 運動輸出模塊，其分別連接機床數(shù)控系統(tǒng)和補償判斷模塊;運動輸出模塊從機床數(shù)控系統(tǒng)獲得運動量，并從補償判斷模塊獲得補償目標，然后根據(jù)運動量和補償目標合成運動目標并輸出。2.如權(quán)利要求1所述的參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，其特征在于，誤差允許范圍包括舍量值和增量值，舍量值為工件允許最大缺失量，增量值為工件允許最大延伸量;補償判斷模塊根據(jù)運動軸形變方向?qū)斍靶巫兞颗c舍量值或增量值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷當前形變量是否超出誤差允許范圍。3.如權(quán)利要求2所述的參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，其特征在于，補償判斷模塊優(yōu)先將當前形變量分別與舍量值和增量值比較，當當前形變量即小于舍量值又小于增量值，判斷當前形變量未超出誤差允許范圍；當當前形變量即大于舍量值又大于增量值，判斷當前形變量超出誤差允許范圍；當當前形變量大于舍量值和增量值中的一個并小于另一個，根據(jù)形變方向判斷選擇舍量值還是增量值作為比較標準進行比較。4.如權(quán)利要求1所述的參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，其特征在于，當前形變量超出誤差允許范圍，補償目標等于當前形變量;當前形變量未超出誤差允許范圍，補償目標等于O。5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的參考誤差的機床溫差補償系統(tǒng)，其特征在于，溫差調(diào)用數(shù)據(jù)庫中，機床各運動軸分別對應(yīng)一幅溫差變化趨勢圖，溫差變化趨勢圖中包含多條升溫曲線和一條降溫曲線;每條升溫曲線表示的是不同溫度下溫差隨著時間遞增的關(guān)系，降溫曲線表示的是機床停止過程中，運動軸溫差隨著時間遞減的關(guān)系。
【文檔編號】G05B19/404GK105867303SQ201610237654
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】毛益飛, 楊紀村, 葛峰, 王宇, 石云, 張帝
【申請人】安徽省捷甬達智能機器有限公司