CN106502204A - 数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法 - Google Patents

数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106502204A
CN106502204A CN201611136738.6A CN201611136738A CN106502204A CN 106502204 A CN106502204 A CN 106502204A CN 201611136738 A CN201611136738 A CN 201611136738A CN 106502204 A CN106502204 A CN 106502204A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deformation
deflection
error
dynamic
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611136738.6A
Other languages
English (en)
Inventor
周微
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Original Assignee
Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology filed Critical Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Priority to CN201611136738.6A priority Critical patent/CN106502204A/zh
Publication of CN106502204A publication Critical patent/CN106502204A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35408—Calculate new position data from actual data to compensate for contour error

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

本发明公开了一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，包括以下步骤：在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值；根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图；判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数；根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。本发明根据测量细长轴在加工状态下的各点挠度变形，根据细长轴上各点的实际变形，计算出X方向误差补偿值，在后续的车削加工中动态实时补偿因挠度产生的变形，将变形误差减小到最小，极大的提高了细长轴的加工精度。

Description

数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法
技术领域
本发明涉及数控技术及数值分析方法，具体涉及一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法。
背景技术
目前数控车床车削细长轴时由于径向切削力大，轴的挠度变形较大，影响了加工精度，虽然有顶尖、跟刀架等增强加工刚度的装置，但是并没有从根本上解决因挠度变形产生的误差。
数控车床车削细长轴挠度变形分析：
如图1所示，在细长轴加工时一般采用一夹一顶的方式，刀具在轴表面切削加工，细长轴受到轴向力Fz和径向力Fx的作用。
如图2所示，在径向力Fx的作用下，细长轴产生挠度变形。加工点受径向力，偏离工件的理想位置产生挠度变形Δ1，其中，中点处变形最大。当刀具移动到另一点时，此处也受到径向力作用产生挠度变形Δ2。因各点的位置不同，挠度变形大小也不相同。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，以将因挠度产生的变形误差减小，提高加工精度。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；
步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；
步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：
其中：za,zb为测量变形区间；
xa,xb为区间端点的变形值；
步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。
进一步，所述步骤S2中，所述细长轴的变形图中，右侧为正，左侧为负，每间隔一定距离测量一个变形值。
进一步，测量变形值的间隔距离为100mm。
进一步，所述补偿方法可通过数控车削系统来完成，根据步骤S1的挠度变形值编制动态误差补偿程序，动态误差补偿程序包括主程序和子程序，利用数控系统自身的运算能力和子程序调用功能完成，从而实时动态地补偿X方向的进给。
进一步，本方法还包括步骤S5，将径向X值减去X方向误差补偿值X(Z0)即为实际进给X方向值。
采用了上述技术方案后，本发明根据测量细长轴在加工状态下的各点挠度变形，根据细长轴上各点的实际变形，计算出X方向误差补偿值，在后续的车削加工中动态实时补偿因挠度产生的变形，将变形误差减小到最小，极大的提高了细长轴的加工精度；本发明的动态误差补偿方法可以通过编制软件利用数控系统自身存储和运算能力完成，容易实现，成本小，安全性高，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为数控车床车削细长轴的示意图；
图2-1为受径向力作用细长轴的挠度变形图；
图2-2为受径向力作用细长轴的挠度变形图；
图3为本发明的细长轴的挠度变形图；
图4为本发明的动态误差补偿程序的主程序流程图；
图5为本发明的动态误差补偿程序的子程序流程图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1，在某一细长轴的批量生产中，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，首先在一个细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；
步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；
步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：
其中：za,zb为测量变形区间；
xa,xb为区间端点的变形值；
步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。
优选地，所述步骤S2中，所述细长轴的变形图中，右侧为正，左侧为负，每间隔一定距离测量一个变形值。
可选地，测量变形值的间隔距离为100mm。
优选地，所述补偿方法可通过数控车削系统来完成，根据步骤S1的挠度变形值编制动态误差补偿程序，动态误差补偿程序包括主程序和子程序，利用数控系统自身的运算能力和子程序调用功能完成，从而实时动态地补偿X方向的进给。
主程序流程图，如图4所示，子程序流程图，如图5所示。在图4中，主程序执行NC加工程序。因为工件轴向(Z向)刚度好，Z向不采取补偿措施。判断X方向的进给，当有X方向进给时，调用误差补偿子程序。
在图5中，首先判断当前刀具所在加工位置，以此为基础，根据表1找到刀具所在变形区间，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数。
进一步，本方法还包括步骤S5，将径向X值减去X方向误差补偿值X(Z0)即为实际进给X方向值。
下面以实际生产中车削细长轴为例：
表1为一细长轴的参数，长度800mm，直径Φ50mm，材质为45钢，加工中转速2000r/min，进给1.0mm/r，在此状态下加工中的挠度变形测量值。
表1细长轴的加工挠度变形值
Z方向位置值(mm) X方向变形值(mm) Z方向位置值(mm) X方向变形值(mm)
Z0(0) 0.496 Z0(0) 0.496
Z1(100) 0.398 Z-1(-100) 0.392
Z2(200) 0.312 Z-2(-200) 0.308
Z3(300) 0.197 Z-3(-300) 0.191
Z4(400) 0 Z-4(-400) 0
根据表1绘制了此细长轴的变形图，如图3所示。需要说明的是，测量挠度变形值是刀具所在的位置。如刀具在0处，变形0.496mm；刀具移动到100mm时，测量变形值0.398mm。
当刀具z0在50mm处，则补偿值算法如下：
查表1，刀具所在区间为Za,Zb(0,100)，xa＝0.496,xb＝0.398，根据公式(1)构造线性插值函数：
带入z0＝50，X(50)＝0.447mm，即刀具在50mm处加工需要补偿0.447mm。以上计算均可通过编制数控程序完成。
对于其它尺寸的细长轴类零件均可按照此方法进行补偿，测量变形值，修改表1的参数即可，动态误差补偿方法不变，动态误差补偿程序不变。
本发明根据测量细长轴在加工状态下的各点挠度变形，根据细长轴上各点的实际变形，计算出X方向误差补偿值，在后续的车削加工中动态实时补偿因挠度产生的变形，将变形误差减小到最小，极大的提高了细长轴的加工精度；本发明的动态误差补偿方法可以通过编制软件利用数控系统自身存储和运算能力完成，容易实现，成本小，安全性高，具有广阔的应用前景。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，在细长轴车削工艺流程确定的情况下，在一细长轴加工中动态采样若干点的挠度变形值，并以此作为动态误差补偿的依据；
步骤S2，根据上述若干点的挠度变形值绘制细长轴的变形图，变形图采取数控车床坐标轴命名标准，即横轴为Z轴，纵轴为X轴，并以细长轴中心最大形变处为原点；
步骤S3，判断当前刀具所在的加工区间，以此为基础根据细长轴的变形图找到刀具所在的变形区间(a，b)，调取Za，Zb两端变形值，构造线性插值函数，线性插值函数X(z)构造方法：
X ( z ) = z b - z z b - z a · x a + z - z a z b - z a x b ... ( 1 )
其中：za,zb为测量变形区间；
xa,xb为区间端点的变形值；
步骤S4，根据当前刀具点Z0，代入上述线性插值函数X(z)，即可求得当前位置X方向误差补偿值X(Z0)。
2.根据权利要求1所述的数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述细长轴的变形图中，右侧为正，左侧为负，每间隔一定距离测量一个变形值。
3.根据权利要求2所述的数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于：测量变形值的间隔距离为100mm。
4.根据权利要求1或2或3任一项所述的数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于：所述补偿方法可通过数控车削系统来完成，根据步骤S1的挠度变形值编制动态误差补偿程序，动态误差补偿程序包括主程序和子程序，利用数控系统自身的运算能力和子程序调用功能完成，从而实时动态地补偿X方向的进给。
5.根据权利要求4所述的数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法，其特征在于：本方法还包括步骤S5，将径向X值减去X方向误差补偿值X(Z0)即为实际进给X方向值。
CN201611136738.6A 2016-12-12 2016-12-12 数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法 Pending CN106502204A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611136738.6A CN106502204A (zh) 2016-12-12 2016-12-12 数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611136738.6A CN106502204A (zh) 2016-12-12 2016-12-12 数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106502204A true CN106502204A (zh) 2017-03-15

Family

ID=58330798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611136738.6A Pending CN106502204A (zh) 2016-12-12 2016-12-12 数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106502204A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111274625A (zh) * 2020-03-03 2020-06-12 北京航空航天大学 一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法
CN112958862A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 中南大学 电火花线切割加工电极丝轨迹补偿方法
CN113084233A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 湖南大学 一种型材的高精切削加工方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07324928A (ja) * 1994-05-27 1995-12-12 Carl Zeiss:Fa 加工物表面の座標測定方法
CN1686673A (zh) * 2005-04-14 2005-10-26 上海交通大学 数字化精密曲线磨削的控制方法
CN201306979Y (zh) * 2008-11-28 2009-09-09 国营三四○五厂 一种提高捷联惯导温度误差补偿精度的装置
CN102059652A (zh) * 2010-07-20 2011-05-18 浙江大学 导轨成形磨床双磨头热伸长非接触测量机构
US20110166693A1 (en) * 2008-09-16 2011-07-07 Shin Nippon Koki Co., Ltd. Numerical control device
CN103676781A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 上海交通大学 一种基于西门子840d二次界面的误差动态补偿系统
CN103706815A (zh) * 2013-12-14 2014-04-09 天水星火机床有限责任公司 一种镗削加工的进刀装置
CN203679300U (zh) * 2013-12-09 2014-07-02 上海机床厂有限公司 可测量细长轴零件机加工时轴向热变形量的尾架结构
CN104596418A (zh) * 2014-08-12 2015-05-06 清华大学 一种多机械臂系统坐标系标定及精度补偿方法
CN105043285A (zh) * 2015-09-10 2015-11-11 北京航空航天大学 一种基于光纤传感器的测量变截面梁变形的方法
CN105388840A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 上海交通大学 实时自适应轮廓误差估计方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07324928A (ja) * 1994-05-27 1995-12-12 Carl Zeiss:Fa 加工物表面の座標測定方法
CN1686673A (zh) * 2005-04-14 2005-10-26 上海交通大学 数字化精密曲线磨削的控制方法
US20110166693A1 (en) * 2008-09-16 2011-07-07 Shin Nippon Koki Co., Ltd. Numerical control device
CN201306979Y (zh) * 2008-11-28 2009-09-09 国营三四○五厂 一种提高捷联惯导温度误差补偿精度的装置
CN102059652A (zh) * 2010-07-20 2011-05-18 浙江大学 导轨成形磨床双磨头热伸长非接触测量机构
CN203679300U (zh) * 2013-12-09 2014-07-02 上海机床厂有限公司 可测量细长轴零件机加工时轴向热变形量的尾架结构
CN103706815A (zh) * 2013-12-14 2014-04-09 天水星火机床有限责任公司 一种镗削加工的进刀装置
CN103676781A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 上海交通大学 一种基于西门子840d二次界面的误差动态补偿系统
CN104596418A (zh) * 2014-08-12 2015-05-06 清华大学 一种多机械臂系统坐标系标定及精度补偿方法
CN105043285A (zh) * 2015-09-10 2015-11-11 北京航空航天大学 一种基于光纤传感器的测量变截面梁变形的方法
CN105388840A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 上海交通大学 实时自适应轮廓误差估计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张新运，王小翠，李蔚: "车削加工误差补偿技术的研究", 《西安工程大学学报》 *
李桂华，费业泰，马修水: "细长轴加工误差补偿原理", 《农业机械学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111274625A (zh) * 2020-03-03 2020-06-12 北京航空航天大学 一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法
CN111274625B (zh) * 2020-03-03 2021-12-28 北京航空航天大学 一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法
CN112958862A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 中南大学 电火花线切割加工电极丝轨迹补偿方法
CN113084233A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 湖南大学 一种型材的高精切削加工方法
CN113084233B (zh) * 2021-04-06 2022-04-29 湖南大学 一种型材的高精切削加工方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rao et al. Tool deflection compensation in peripheral milling of curved geometries
CN101644921B (zh) 一种改进型板料数控折弯设计方法
CN101733705B (zh) 砂轮磨损自动检测及补偿方法
CN106502204A (zh) 数控车削细长轴挠度误差动态补偿方法
CN102699761B (zh) 基于“s”形检测试件的五轴数控机床的误差辨识方法
CN111007798B (zh) 锻铸类结构件自适应数控加工方法
CN102430765A (zh) 大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法
CN109079260B (zh) 一种圆柱齿轮偏心定位装置及数控倒角算法
CN105397108A (zh) 一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法
CN111745463B (zh) 一种基于在机测量前置文件的误差补偿规划方法及系统
US20070145932A1 (en) Controller for machine tool
CN108405696A (zh) 一种智能旋压系统及旋压加工方法
CN103317150B (zh) 轴类工件的外圆或内孔在数控机床上的高精度车削方法
CN108788208B (zh) 一种用于加工交角箱体孔系的镗孔方法
CN109571137A (zh) 一种提高薄壁零件加工精度的补偿方法
CN104699925B (zh) 一种超长、超大型高精度立柱的加工方法
CN105537889A (zh) 一种左右偏心齿轮的同步加工方法
CN101832839B (zh) 复杂结构的高速转子预平衡方法
CN101464677A (zh) 轧辊磨床自动检测装置及控制方法
CN111730113B (zh) 一种薄壁结构件铣削工艺参数优化方法
CN102350523A (zh) 轧机类重型零件消除扭曲变形的方法
CN111250802B (zh) 一种双工位机床工件主轴定位方法及装置
CN217167538U (zh) 风洞试验用滚转角度位移天平加工变形控制工装
CN107038269A (zh) 基于“x”形航空薄壁标准试件的数控加工机床优选方法
CN117245151A (zh) 一种超硬齿轮超声辅助高效精密磨齿加工装置与方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170315