[發明專利]數控機床主軸旋轉熱誤差測量數據精度的提升方法在審
| 申請號： | 201410063872.2 | 申請日： | 2014-02-25 |
| 公開（公告）號： | CN103801987A | 公開（公告）日： | 2014-05-21 |
| 發明（設計）人： | 苗恩銘;龔亞運;黨連春;高增漢;苗繼超;周小帥 | 申請（專利權）人： | 合肥工業大學 |
| 主分類號： | B23Q17/00 | 分類號： | B23Q17/00 |
| 代理公司： | 合肥金安專利事務所 34114 | 代理人： | 金惠貞 |
| 地址： | 230009 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 數控機床 主軸 旋轉 誤差 測量 數據 精度 提升 方法 | ||
技術領域
本發明涉及數控機床熱誤差補償精度提升技術領域，具體涉及一種數控機床主軸旋轉熱誤差測量數據精度的提升方法。
背景技術
數控機床主軸旋轉熱誤差補償技術在實施時，補償量是依據已建立的數學模型計算后獲得。數學模型來源于實驗數據，準確的實驗數據對數控機床熱誤差補償效果與相關的熱誤差分析結論具有重要的影響。目前主軸熱變形實驗數據獲得是依據國標《機床檢驗通則?第3部分：熱效應的確定（GB/T?17421.3-2009）》提供方法，將位移傳感器布置在主軸檢驗棒X、Y和Z向（其中X和Y處于同一圓截面上），根據傳感器數值變動量作為主軸X、Y?和Z向熱誤差數值。但是，數控機床主軸發生熱變形后，主軸熱變形方式多樣，包括偏移、翹曲等多種形式，這導致了主軸檢驗棒圓心位置發生變化，而傳感器的空間位置并沒有隨之變動，此時測出的數據并非通過檢驗棒圓心位置的X、Y和Z向的檢驗棒上點的位移量，而是正對傳感器方向的檢驗棒表面點到傳感器的位移量。實質熱變形量應該是通過檢驗棒圓心位置的X、Y和Z向的檢驗棒上點的位移變化量，這造成了目前進行數控機床主軸熱誤差測量時存在數據處理技術上的原理性誤差（其中Z向造成的誤差較小，本專利不予考慮）。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種數控機床主軸旋轉熱誤差測量數據精度的提升方法，避免現有技術所存在的原理性誤差，獲得實際的機床主軸X和Y向熱誤差，保證依據該數據建立的數學模型具有更高的精度。
本發明的技術方案如下：
一種數控機床主軸旋轉熱誤差測量數據精度的提升方法，其方法具體包括以下步驟：
（1）、針對數控機床主軸檢驗棒，在通過檢驗棒圓心位置的X和Y向同一圓截面方向上安置兩個精密位移傳感器（接觸或非接觸式），用于測量傳感器距離通過檢驗棒圓心位置的X和Y向的檢驗棒上點的位移變化。在機床主軸發生熱變形前，檢驗棒半徑為R，檢驗棒圓心坐標O（0,0），測量檢驗棒X向點坐標A（x0,0）（x0=R）和Y向點坐標B（0,y0）（y0=R），如圖1所示；
（2）、數控機床主軸熱變形后，第一次進行熱變形數據采樣，由于主軸檢驗棒發生了偏移等熱變形，主軸檢驗棒圓心由原來的O點移動到O’（x’,?y’）點位置，此時通過檢驗棒圓心位置的X和Y向的檢驗棒上點已變動到A1和B1處，如圖1所示。而兩個精密位移傳感器測量檢驗棒X向和Y向點坐標分別為A’（x1,0）和B’（0,y1），此時A’和B’并非為通過檢驗棒圓心位置的X和Y向的檢驗棒上點。因檢驗棒半徑為R，根據公式：
??????????????????????（1）
由公式（1）解得（x’,?y’）有兩組解：
????????????????（2）
?????????????????（3）
由于檢驗棒圓心的偏移量是微米級，相對初始圓心O（0,0）的改變也屬于微米級，故選擇公式（3）作為檢驗棒偏移后的圓心坐標O’（x’,?y’）；
確定出檢驗棒圓心坐標O’（x’,?y’）后，反算出通過檢驗棒圓心位置的X和Y向的檢驗棒上點坐標為A1（xA1,yA1）和B1（xB1,yB1）。式中：
?????????????（4）
??????????（5）
（3）、主軸熱變形計算按照以下公式計算：
X向熱變形為：△x1=xA1-x0（x0=R）；
Y向熱變形為：△y1=?yB1-y0（y0=R）；
即：
???????????（6）
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