[發明專利]一種數控機床綜合誤差實時補償方法

有效

• 申請號: 201710787112.X
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107553220B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 王家序;楊勇;周青華;黃彥彥;魏子淇;熊青春;王洪樂;周廣武;蒲偉
• 申請（專利權）人: 四川大學;成都飛機工業（集團）有限責任公司;中國航空工業集團公司
• 主分類號: B23Q23/00
• 分類號: B23Q23/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊軍

本發明公開了一種數控機床綜合誤差實時補償方法。包括S1、測量幾何誤差，再辨識出幾何誤差；S2、建立機床導軌熱誤差模型；S3、建立機床工作臺z向偏移誤差模型；S4、采集機床各處溫度數據，確定加工零件位置；S5、將各處溫度帶入機床導軌熱誤差模型，求得機床因熱變形產生的實時幾何誤差；S6、將幾何誤差與步驟S5中得到的實時幾何誤差線性疊加，更改G代碼實現補償；S7、將各處溫度和加工零件位置信息，帶入工作臺Z向偏移誤差模型，求得工作臺實時Z向偏移；S8、結合坐標原點偏移功能，實現工作臺Z向熱誤差實時補償。本發明建模方便經濟，可節省大量實驗所需勞動力和機床停機時間，能提供全面的機床誤差信息，實現數控機床綜合誤差實時補償。

技術領域

本發明涉及一種機床誤差補償方法，具體涉及一種數控機床綜合誤差實時補償方法。

背景技術

隨著《中國制造2025》的不斷推進，高精密加工技術在航空航天、醫療器械等精密裝備制造領域的應用需求日益增加，對以五軸聯動為代表的高端數控機床加工精度的要求也不斷提高。但機床的使用誤差嚴重制約著我國數控機床加工使用水平的提高。關于數控機床誤差源的大量研究表明，幾何誤差和熱變形誤差約占機床總體誤差的50％～70％。因此，要想提高機床的加工精度，就必須對機床誤差，特別是幾何誤差和熱變形誤差進行有效的補償。而進行誤差補償關鍵需要：(1)良好的誤差檢測手段和辨識方法(誤差模型)；(2)合理有效的誤差補償方法。

對于幾何誤差，因其相對穩定、檢測手段成熟，易于進行檢測和誤差辨識，實施誤差補償相對簡單。而對熱變形誤差而言，由于建模困難，實現有效的誤差補償代價昂貴。通常熱誤差的建模是基于大量的實驗，這不僅需要占用大量的機床加工時間、成本很高，還由于實驗條件的限制，往往難以得到完善和全面的熱誤差信息。一般來說機床(特別是工作臺固定的機床)工作臺的熱變形非常小，經常受到忽視，但要想更進一步提高機床的加工精度，有必要考慮這種變形并實施相應誤差補償。

發明內容

針對上述的現象中存在的不足之處，本發明提供一種數控機床綜合誤差實時補償方法。由于幾何誤差、熱變形誤差和載荷誤差彼此不相關，可分別考慮，再進行線性疊加，因此考慮將熱誤差和幾何誤差線性疊加后，再一同進行誤差補償，這非常利于機床綜合誤差補償的實現。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下。

一種數控機床綜合誤差實時補償方法，包括如下步驟：

S1、按照選定的幾何誤差辨識方法來測量待補償機床各軸的位移誤差量，再辨識出該機床平動軸的各項幾何誤差；

S2、建立待補償機床的導軌熱誤差模型；

S3、建立待補償機床的工作臺Z向偏移誤差模型；

S4、采集機床熱源位置關鍵點(如電機軸承座、導軌螺母與大件結合面處等)處溫度數據，并確定加工零件在工作臺上的位置信息；

S5、將采集得到的機床關鍵點處溫度，帶入機床導軌熱誤差模型，求得機床因熱變形產生的實時幾何誤差；

S6、將步驟S1中已測量并求得的幾何誤差與步驟S5中得到的實時幾何誤差進行線性疊加，采用更改G代碼的方法實施誤差補償；

S7、將采集得到的機床關鍵點處溫度和加工零件位置信息，帶入工作臺Z向偏移誤差模型，求得工作臺實時Z向偏移量；

S8、根據步驟S7中得到的Z向偏移量，結合機床自帶的坐標原點偏移功能，實施工作臺Z向熱偏移實時補償。

具體地，所述步驟S1的具體實現過程為：

A1、選定機床平動軸幾何誤差辨識方法；

A2、機床平動軸幾何誤差測量，幾何誤差測量的過程中需滿足以下條件：檢測前機床停機8小時，檢測時對機床熱源位置進行冷卻采用快速檢測工裝，在恒溫空調廠房中完成檢測；