[發明專利]數控機床的電主軸的溫度補償方法

在審

• 申請號: 201610013163.2
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105415092A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 黃俊
• 申請（專利權）人: 寧波天瑞精工機械有限公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23B19/02
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 陳變花;俞佳

技術領域

本發明涉及數控領域，特別涉及一種數控機床的電主軸的溫度補償方法。

背景技術

高速數控機床是裝備制造業的技術基礎和發展方向之一，尤其是面對模具加工市場時。高速數控機床的核心部件是電主軸，其性能的好壞在很大程度上決定了整臺機床的加工精度和生產效率。電主軸與普通結構的主軸相比，將電機內置于主軸，省掉齒輪、帶輪等一系列環節，從而實現了將主軸傳動系統的傳動慣量盡可能地減至最小的目的。

電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、振動小、噪聲低、響應快等優點，不但轉速高、功率大，還有一系列控制主軸溫升與振動等機床運行參數的功能，以確保其高速運轉的可靠性與安全性。將電機內置于主軸部件后，不可避免的將會產生發熱問題，從而需要設計專門的水冷或油冷裝置系統及溫度補償功能。

高速電主軸的軸向熱伸長直接影響刀具的位置，從而造成加工誤差，如何快速、準確的測量高速電主軸的熱伸長量對研究電主軸的動態特性以及發展智能電主軸及其重要。

現有技術中通過改變機床的機械結構來減小電主軸的軸向熱伸長量對機床精度的影響。但是，改變機械結構會引起其他部件的受力情況的改變，因此這樣的解決方案具有很強的局限性。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種數控機床的電主軸的溫度補償方法，從而克服通過改變機械結構減小電主軸的軸向熱伸長量對機床精度的影響具有局限性的缺陷。

為實現上述目的，本發明提供了一種數控機床的電主軸的溫度補償方法，溫度補償方法包括如下步驟：使用溫度傳感器測量不同轉速下的電主軸的溫度，其中相鄰兩次測量之間間隔第一預定時間，并將實時溫度輸入溫控裝置；使電主軸在不同轉速下保持第二預定時間，并使用對刀儀測量電主軸在不同轉速下的熱伸長量；根據所測量的實時溫度和熱伸長量建立溫度變化與熱伸長量之間的非線性曲線；使用PLC的文件存儲器讀取溫控裝置中的溫度，并根據非線性曲線上與溫度對應的點的切線所確定的線性關系來計算電主軸的熱伸長量，作為溫度補償量；將溫度補償量補償至數控機床的外部機械坐標偏移中。

優選地，上述技術方案中，第一預定時間為18-22分鐘。

優選地，上述技術方案中，第二預定時間為15-20分鐘。

優選地，上述技術方案中，線性關系為如下公式：熱伸長量＝電主軸的溫度模擬量*100/205-(減去)電主軸的常溫長度，其中，電主軸的溫度模擬量由溫控裝置輸出至PLC。

優選地，上述技術方案中，溫度傳感器為非接觸式溫度傳感器。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明無需對數控機床的機械結構作出改動，避免對其他部件的受力發生影響，將溫度的提升引起的熱伸長量補償到外部機械坐標偏移中，在保持低成本的基礎上解決熱伸長問題。

附圖說明

圖1是根據本發明的數控機床的電主軸的溫度補償裝置。

圖2是根據本發明的數控機床的電主軸的溫度補償方法的流程圖。

圖3是根據本發明的實時溫度的測量結果。

圖4是根據本發明的熱伸長量的測量結果。

圖5是根據本發明的溫度變化與熱伸長量之間的非線性曲線。

圖6是根據本發明的PLC的計算梯形圖。

主要附圖標記說明：

1-原有電路，2-溫控裝置。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1所示，根據本發明，在數控機床的原有電路1上增加了溫控裝置2，用于采集溫度傳感器所測量的電主軸(其軸線沿Z軸方向延伸)的實時溫度。由于溫控裝置2輸出的是模擬量，系統采集其信號需要采用模擬輸入輸出模塊，因此電路中還增加了模擬輸入輸出模塊(未示出)。

如圖2所示，根據本發明的具體實施方式的數控機床的電主軸的溫度補償方法包括如下步驟：

S1：測量電主軸在不同轉速下的溫度