[發明專利]數控機床定位誤差動態實時補償系統

無效

• 申請號: 201210258793.8
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN103576604A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 姚曉棟
• 申請（專利權）人: 上海睿濤信息科技有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種數控機床誤差補償技術領域的補償系統，具體地說，是一種數控機床定位誤差動態實時補償系統。

背景技術

我國的機床行業經過這些年的不斷發展，已經有了很大的飛躍。以整體生產規模來說，我國每年的機床生產量已經達到了機床生產大國的同等水平。但就數控機床的技術等級來說，卻只在世界上排在第二梯隊中。目前我國生產的數控機床約占國內數控機床市場份額的35%左右，其余需要從國外進口，特別是在高端數控機床市場，絕大部分都只能從國外的機床生產強國進口，國內自己設計和生產的高檔數控機床僅占4%左右，因而每年在進口高端數控機床上都花費了大量的外匯。當前，隨著現代制造業對零部件加工的精密度要求不斷提高，國內對高精度數控機床的需求越來越大，如完全依靠進口，將使得高端數控機床在我國的應用受制于人。因而，提高國產數控機床的加工精度和可靠性指標對我國制造業進一步的發展具有十分重要的意義。

定位誤差補償技術作為提高數控機床加工精度的有效方法，在機床行業中得到了廣泛的應用。通常數控機床誤差補償的方法包括：一、根據實際加工后測試的誤差數據，通過對數控加工程序進行人工干涉和調整；二、利用數控系統可提供的參數設定方式的定位誤差補償功能，將可以預估的誤差數據提前輸入對應的誤差補償設置項（如螺距補償），在實際加工中，數控系統將這些預設的誤差項納入過程計算進行補償。而數控機床的定位誤差動態實時補償技術目前在國內還處于實驗室階段，即便在機床生產強國，其工廠企業中大批量應用的例子還是很少，相關的定位誤差補償系統研究還遠沒有達到商業化的程度。雖然也有文獻提出了不同類型的補償裝置，但在實際使用中由于機床加工的復雜性，實際的應用實施適用范圍較小，難以進行延伸推廣。因此，研發適合多類型、多規格、多品種的數控機床定位誤差動態實時補償系統對我國高端數控機床的發展是非常必要和有益的。

經對現有技術文獻檢索發現，中國專利申請號：200410093428.1，專利名稱為：基于機床外部坐標系偏置的數控機床誤差實時補償器。根據該發明提供的實時補償器的結構和原理來看，主要論述了一種基于機床外部坐標系偏置的數控機床誤差實時補償器的構架方案。該補償器基于單片機的數據處理中心，結構上采用計算處理模塊、CNC接口和運動控制模塊、傳感器及變送模塊，能夠實現熱誤差的計算和補償，誤差模型則是通過外部計算機進行建模分析并最后放入計算處理模塊。但是，由于數控機床在生產裝配中存在著不一致性，且機床的加工工況差異性較大，這就使得定位誤差的規律難以用固定的數學模型來表達，而通過外部計算機建模并固化到計算處理模塊中的誤差補償模型無法根據實際工況條件來自行修正和調整系數，因此很難保證在不同的工況下都達到良好的補償效果。此外，單片機由于芯片容量較小，模型的參數數據庫容量有限，無法容納復雜的工況分析計算程序。中國專利申請號：200710045903.1，專利名稱為：數控機床定位誤差實時補償裝置。根據該發明提供的實時補償裝置的結構和原理來看，主要論述了一種集成了計算處理模塊、溫度傳感器采集和變送模塊、數控接口控制模塊的機床定位誤差補償裝置，采用和數控機床的PMC之間的數據交互，來實現定位誤差的補償工作，但是，該發明同樣是利用預設的數學模型來計算補償值，也無法在實際使用中對模型進行智能的判斷和調節，因而該發明所提供的補償裝置同樣無法適用于機床的實際生產工況。此外，該補償裝置采用的是和機床PMC之間通訊的方式來實現數據交互，因而需要占用較多的I/O口資源，當需要交互的數據較多時，需要擴展I/O模塊來實現，增加了應用成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有數控機床定位誤差補償裝置的不足，提供了一種基于嵌入式系統的數控機床定位誤差動態實時補償系統，其集成了網絡化數據交互、定位誤差自動建模、智能化模型選擇和調節、定位誤差實時補償和自學習數據庫和分析模塊等功能，本發明所提供的定位誤差動態實時補償系統能夠有效地讀取數控機床的實際加工狀態信息，并據此自動調整補償模型的類別和參數，因而更適用于在實際生產加工中提高機床的加工精度。本發明的定位誤差補償系統操作簡單，適用性廣，能滿足多種類型數控機床的定位誤差補償需求，對于提高數控機床加工精度具有實用化和商業化推廣的重要意義。