[發(fā)明專利]一種機床整機熱誤差特性測試方法

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• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111618662A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳國華;劉敦奇;張林;向華;趙殿章;童光慶;李波;陳運星
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24;B23Q23/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發(fā)明公開一種機床整機熱誤差特性測試方法，包括如下步驟：對機床實施熱溫升實驗；機床刀尖點熱誤差測試，得到刀尖點隨溫度變化特性；機床工作臺熱誤差測試，得到機床工作臺上所述基準點隨溫度變化特性；將溫度變化下所述刀尖點隨溫度變化特性與機床工作臺上所述基準點隨溫度變化特性的偏差相聯(lián)系；判斷在兩個空間位置上溫度相同時，機床刀尖點在各軸上的偏移量與機床工作臺所述基準點在各軸上的偏移量是否相同；本方法將溫度變化下刀尖點空間位置的偏差和機床工作臺空間位置的偏差聯(lián)系起來，建立不同溫度下刀尖點及工作臺基準點的誤差變化情況，能夠準確且有針對性的對機床隨溫度變化進行補償，提高機床熱誤差補償?shù)木取?/p>

技術領域

本發(fā)明涉及到機床熱誤差測試技術領域，具體涉及到一種機床整機熱誤差特性測試方法。

背景技術

熱變形引起的整機誤差占比較大，熱誤差將近占到了機床總誤差的40％-70％，甚至在一些高精密儀器中達到了70％以上，說明熱誤差已經成為現(xiàn)代高精密數(shù)控機床加工誤差的主要來源。對于一個三軸XYZ型立式機床來說，運用有限元的分析方法就可以仿真出機床各個部位的穩(wěn)定溫度和瞬時溫度，但是由于建模水平、接觸條件、邊界條件和網格劃分等參數(shù)設置對有限元的求解結果影響較大，所以可以采用紅外熱成像儀來掌握機床的熱溫度分布規(guī)律，在發(fā)熱量大的部位布置溫度傳感器，從而收集溫度實時數(shù)據(jù)。如中國發(fā)明專利(公告號：CN108334028B)“一種機床一維最佳溫度測點的確定方法”公開了在機床主軸熱誤差建模時，只需要在一個布局點布置一個溫度傳感器，用該溫度點建立的誤差補償模型，應用方便，在保持精度的同時大大減少了在主軸上溫度傳感器的布置工作。

針對熱因素對數(shù)控機床的影響，國內外專家學者建立起了各種誤差補償模型，清華大學趙大泉教授提出了主軸熱誤差自組織補償法，根據(jù)主軸熱誤差定性測量后進行誤差補償，不知道熱誤差具體數(shù)值。

YANG提出了動態(tài)神經元網絡理論，后續(xù)有人建立了BP(Back Propagation)和RPF(Radials is Function)神經網絡模型，提高了機床精度。目前在數(shù)控機床誤差補償研究方面，均采用綜合誤差測量和補償，但都是在一定溫度測量點檢測刀具實際位置與理想位置的偏差，沒有考慮到或者聯(lián)系機床工作臺受溫度變化影響也會發(fā)生偏差這一情況。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種機床整機熱誤差特性測試方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種機床整機熱誤差特性測試方法，所述熱誤差特性測試包含機床刀尖點熱誤差測試和機床工作臺熱誤差測試；包括如下步驟：

步驟一：對機床實施熱溫升實驗，通過紅外熱成像儀掃描整個所述機床，掌握所述機床的熱溫度分布規(guī)律，對所述機床發(fā)熱量大的區(qū)域布置溫度傳感器，作為所述機床的溫度測試點，用以收集溫度實時數(shù)據(jù)；

步驟二：機床刀尖點熱誤差測試，以所述機床的刀尖點作為基準，借助位移傳感器建立刀尖點在空間位置的坐標，并通過第一測量機構動態(tài)監(jiān)測刀尖點隨溫度變化偏差，得到刀尖點隨溫度變化特性；

步驟三：機床工作臺熱誤差測試，以機床工作臺上的工件為基準，選取所述工件上的某一位置為基準點，借助位移傳感器建立所述基準點在空間上的位置坐標，通過第二測量機構動態(tài)監(jiān)測所述工件上所述基準點位置隨著溫度變化的偏差，得到機床工作臺上所述基準點隨溫度變化特性；

步驟四：將溫度變化下所述刀尖點隨溫度變化特性與機床工作臺上所述基準點隨溫度變化特性的偏差相聯(lián)系；判斷在兩個空間位置上溫度相同時，機床刀尖點在各軸上的偏移量與機床工作臺所述基準點在各軸上的偏移量是否相同。

本機床整機熱誤差特性測試方法將溫度變化下刀尖點空間位置的偏差和機床工作臺空間位置的偏差聯(lián)系起來，建立不同溫度下刀尖點及工作臺基準點的誤差變化情況，能夠準確且有針對性的對機床隨溫度變化進行補償，提高機床熱誤差補償?shù)木龋?/p>