CN100429039C - 数控机床坐标轴的空间补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床坐标轴的空间补偿方法，包括以下步骤：首先测量由一根轴位移时(如Y轴)产生的在另一根轴(如Z轴)方向上的波动量Δ_YZ；然后在数控系统中，建立Y轴与Z轴的联动关系，通过Z轴做出与波动量Δ_YZ相应的补偿移动。本发明利用Z轴对Y轴在Z轴方向的波动量进行补偿，能够大幅度提高数控机床定位精度。

Description

数控机床坐标轴的空间补偿方法

技术领域

本发明涉及一种数控机床的补偿方法，特别是涉及一种小移动量高精度空间定位的数控设备的补偿方法。

背景技术

数控机床的加工精度主要由机床各轴的定位精度所决定，由于采用了数控技术，各轴的定位精度可采用测量后补偿的办法来提高。

目前通常采用的补偿方法是：测出各轴自身运动方向的误差值，由各轴各自进行补偿。但事实上，各轴的定位误差不仅存在于自身运动方向上，还存在于与之垂直的其它两个方向上，定位误差是一个空间矢量。例如Y轴运动至某一点，它的位移不仅在Y方向上存在位移误差△_YY，在X方向及Z方向还存在位移误差△_YX和△_YZ，所以Y轴的位移误差是空间矢量： $\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔY}}=\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔYY}}+\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔYX}}+\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔYZ}}.$

对IC芯片划片机来说，其加工精度主要取决于机床的两项精度，即，机床的Y向定位精度和Z向的重复定位精度。要提高Y向定位精度，可以通过测量Y轴的定位误差△_Y的Y向分量△_YY，再进行补偿来提高Y轴定位精度，而Z轴的重复定位精度不仅有Z轴的定位误差△zz分量因素，还存在Y轴的Z向分量误差△_YZ。由于划片机Y轴特殊的机械结构因素，导至Y轴的Z向分量误差△_YZ在加工过程中已成为一个不可忽略的因素，对该分量误差进行补偿非常必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高数控机床的加工精度使用的数控机床坐标轴的空间补偿方法。

为解决上述技术问题，本发明的数控机床坐标轴的空间补偿方法，包括以下步骤：步骤一、测量由一根轴位移时产生的在另一根轴方向上的波动量，并定义该一根轴为位移轴，定义该另一根轴为补偿轴；记录所述位移轴运动时的位移量与所述波动量的对应关系；

步骤二、在数控系统中，建立位移轴与补偿轴的联动关系；根据所述位移量与波动量的对应关系确定在所述位移轴产生不同的位移量时所述补偿轴应做出的补偿移动量；

步骤三、通过补偿轴做出与波动量相应的补偿移动；

其中，所述补偿轴应做出的补偿移动量满足下述要求：如果所述对应关系表明，所述位移轴运动到某一位移量后，当该位移轴位移量增大时，该位移轴在该补偿轴方向上的位移量也增大，则该补偿轴应做出的补偿移动量为负；如果所述对应关系表明，该位移轴运动到某一位移量后，当该位移轴位移量增大时，该位移轴在该补偿轴方向上的位移量减小，则该补偿轴应做出的补偿移动量为正。

本发明利用补偿轴对位移轴在补偿轴方向的波动进行补偿，能够大幅度提高数控机床定位精度。

附图说明

图1是利用本发明所提供的方法测得的一种IC划片机的Y轴位移量与Y轴在Z轴方向上的波动量△_YZ的对应关系图；

图2是本发明所提供的方法的一个实施例中，确定由Z轴提供的补偿移动量的数值的示意图；

图3是本发明所提供的方法的另一个实施例中，确定由Z轴提供的补偿移动量的数值的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明的一个实施例是以IC划片机的一根轴，如Y轴为位移轴，以另一根轴Z轴为补偿轴，由Z轴对Y轴产生的Z向分量误差作出补偿。首先测量由Y轴产生的在Z轴方向上的波动量△_YZ；再在数控系统中，建立Y轴与Z轴的联动关系；然后，通过Z轴做出与波动量△_YZ相应的补偿移动。可在Y轴上安装一个测量仪器，当Y轴运动时，记录Y轴位移量与Z向波动量(记为△_YZ)的对应关系，并生成Y轴位移量与Z向波动量△_YZ的对应关系△_YZ(Y)的波形图，假设此对应关系如图1所示。

假设△_YZ的最大波动量为a，如果要想把△_YZ的最大波动量a压缩至a/n，则可将△_YZ(Y)波形图纵向分成n个区域，每个区域的宽度为a/n。以将a压缩至a/3为例，作波形分割图，如图2所示。

记录△_YZ(Y)波形图与区域交界线交点的Y位置，这些点就是Y轴运动到此处时，要求Z轴作补偿的位置，Z轴的补偿值为a/n，在图2所示的实施例中，补偿值为a/3。如果曲线在这些点之后的趋势向上，则补偿值取负，如果曲线在这些点之后的趋势向下，则补偿值取正。当n取3时，如果△_YZ波形图为单峰，补偿点数目不会大于4，如果波形图为双峰，补偿点数目不会大于8。

在数控系统中建立Y轴与Z轴的联动关系，当Y轴运动到补偿点时，Z轴作出相应的补偿移动。

理论上将△_YZ(Y)波形图纵向分成n个区域，补偿处理后，△_YZ的波动量可下降到a/n，事实上考虑到安全裕度，补偿后的△_YZ值大于a/n。另外，将波形图n等分时，n不可取太大的值，以免Z轴响应滞后。a/n取多少为宜，取决于Z轴运动的执行机构的灵敏度。对IC芯片划片机来说，一般取a/n＝3微米比较适宜。

图3是将△_YZ(Y)波形图分为4个区域的情形，从图中可看出，△_YZ的波动量可下降到a/4。

本发明通过测量一根轴运动时在另一根轴方向上的分量误差，再由另一根轴据此做出相应的补偿，可大幅度提高机床定位精度。

Claims (1)

1、一种数控机床坐标轴的空间补偿方法，包括以下步骤：

步骤一、测量由一根轴位移时产生的在另一根轴方向上的波动量，并定义该一根轴为位移轴，定义该另一根轴为补偿轴；记录所述位移轴运动时的位移量与所述波动量的对应关系；

步骤二、在数控系统中，建立位移轴与补偿轴之间的联动关系；根据所述位移量与波动量的对应关系确定在所述位移轴产生不同的位移量时所述补偿轴应做出的补偿移动量；

步骤三、通过补偿轴做出与该波动量相应的补偿移动；

其特征是，所述补偿轴应做出的补偿移动量满足下述要求：如果所述对应关系表明，所述位移轴运动到某一位移量后，当该位移轴位移量增大时，该位移轴在该补偿轴方向上的位移量也增大，则该补偿轴应做出的补偿移动量为负；如果所述对应关系表明，该位移轴运动到某一位移量后，当该位移轴位移量增大时，该位移轴在该补偿轴方向上的位移量减小，则该补偿轴应做出的补偿移动量为正。

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