CN106990754A - 一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法和系统，该方法包括以下步骤：建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿。

Description

一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法和系统
技术领域
本发明涉及机床温度补偿技术领域，尤其涉及一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法和系统。
背景技术
机床在运转时，传动部件之间存在相对运动，机床丝杆、螺母座、轴承等摩擦热量，从而导致机床部件热膨胀，各运动轴的运动与目标发生偏移，从而造成机床加工误差。要解决以上问题就需要监测各传动部件的温度变化，然后根据各传动部件形变与温度变化的相对关系，计算出机床位移的误差值，然后补偿到数控系统中，达到对机床位移补偿的目的。
目前，出现了很多在机床上预装温度传感器监控温度的技术，但是大部分控制系统采集了运动轴当前的温度，立刻对机床进行补偿，但是很多机床加工工件过程中运动轴在相近的温度时，位移量变化较小，从而机床运动过程中运动轴温度是有误差允许范围的，但是目前对运动轴进行基于温度误差纠正时，不考虑误运动轴在相近的温度时位移量变化误差允许情况，导致误差纠正工作量大，降低了工作效率。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法和系统；
本发明提出的一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，该方法包括以下步骤：
S1、建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；
S2、根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；
S3、获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；
S4、将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿。
其中，在S1中，所述机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系具体为：
Si＝f(Ti)，其中，Si为所述机床运动轴在ti时刻的位移量，Ti为所述机床运动轴在ti时刻的温度。
其中，在S4中，将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行位移量补偿具体包括：
当T0<Ti<Ty时，对所述机床运动轴进行初步位移量补偿，所述初步位移量S＝Sy，其中Sy为所述机床运动轴在Ty温度的位移量；
当Ty<Ti<Tmax时，对所述机床运动轴进行精度位移量补偿，所述精度位移量S＝Si，其中Si为所述机床运动轴在Ti时的位移量；
当Ti＝Tmax时，对所述机床运动轴进行最大位移量补偿，所述最大位移量S＝Smax，其中Smax为所述机床运动轴在Tmax时的位移量。
其中，在S3中，所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty有下限值和上限值，其中T0<Ty<Tmax。
其中，在S1中，通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度；通过激光干涉仪获取运动轴的位移变化量。
一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，该系统包括：
函数映射模块，用于建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；
温度区间模块，用于根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；
温度获取模块，用于获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；
判断补偿模块，用于将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿。
其中，所述函数映射模块，具体用于：所述机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系具体为：
Si＝f(Ti)，其中，Si为所述机床运动轴在ti时刻的位移量，Ti为所述机床运动轴在ti时刻的温度。
其中，所述判断补偿模块，具体用于：将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行位移量补偿具体包括：
当T0<Ti<Ty时，对所述机床运动轴进行初步位移量补偿，所述初步位移量S＝Sy，其中Sy为所述机床运动轴在Ty温度的位移量；
当Ty<Ti<Tmax时，对所述机床运动轴进行精度位移量补偿，所述精度位移量S＝Si，其中Si为所述机床运动轴在Ti时的位移量；
当Ti＝Tmax时，对所述机床运动轴进行最大位移量补偿，所述最大位移量S＝Smax，其中Smax为所述机床运动轴在Tmax时的位移量。
其中，在S3中，所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty有下限值和上限值，其中T0<Ty<Tmax。
其中，所述温度获取模块，具体用于：通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度；通过激光干涉仪获取运动轴的位移变化量。
本发明通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度，并预设一个精度控制温度，在机床运动过程中运动轴开始偏移并当前温度低于精度控制温度时，形变量较小偏移量较小，此时将机床运动轴的偏移量改变为精度控制温度对应的偏移量，使机床运动轴在低于精度控制温度时，统一采用同一偏移量，可简化机床运动过程中的运动轴补偿工作，从而提高机床加工效率，且当运动轴温度高于度控制温度时，对机床运动轴进行实时检测，并按照当前温度对应的位移量对机床运动轴进行精确补偿，如此，大大提高了机床加工工件的精度。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法的流程图；
图2为本发明提出的一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统的模块示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法的流程图；
参照图1，本发明提出的一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，该方法包括：
步骤S1，建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；
在本步骤中，所述机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系具体为：
Si＝f(Ti)，其中，Si为所述机床运动轴在ti时刻的位移量，Ti为所述机床运动轴在ti时刻的温度。
在本步骤中，通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度；通过激光干涉仪获取运动轴的位移变化量。
在本实施方式中，通过在同型号的机床上预装温度传感器，并通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度和所述温度下运动轴位移量，再根据运动轴的温度和运动轴位移量的对应关系，建立温度与运动轴位移量的函数映射关系，如此只需要获取所述机床运动过程中在某一时刻的温度，即可通过所述函数模型计算当前运动轴的位移量，从而对运动轴进行位移补偿。
步骤S2，根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；
在本实施方式中，通过所述函数映射关系，将机床运动轴开始运动的位移量代入函数映射关系中，计算得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0，将机床运动轴最大偏移量代入函数映射关系中，计算得到所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；。
步骤S3，获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；
在本步骤中，所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty有下限值和上限值，其中T0<Ty<Tmax。
在本实施方式中，通过温度传感器获取机床运动过程中ti时刻运动轴的温度T，所述预设的精度控制温度Ty，该精度控制温度可根据机床加工工件的误差范围进行相应的调整，当机床加工工件的误差范围较小时，所述精度控制温度选取较低的精度控制温度，当机床加工工件的误差范围较大时，选取较高的精度控制温度。
步骤S4，将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿；
在本步骤中，将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行位移量补偿具体包括：
当T0<Ti<Ty时，对所述机床运动轴进行初步位移量补偿，所述初步位移量S＝Sy，其中Sy为所述机床运动轴在Ty温度的位移量；
当Ty<Ti<Tmax时，对所述机床运动轴进行精度位移量补偿，所述精度位移量S＝Si，其中Si为所述机床运动轴在Ti时的位移量；
当Ti＝Tmax时，对所述机床运动轴进行最大位移量补偿，所述最大位移量S＝Smax，其中Smax为所述机床运动轴在Tmax时的位移量。
在本实施方式中，通过比较Ti与T0、Ty、Tmax进行数值大小关系，确定机床运动轴位移量补偿精度，当当前温度高于运动轴开始偏移时温度并低于预设的精度控制温度时，对机床运动轴进行初步位移量补偿，此时补偿的位移量即为精度控制温度时对应的运动轴位移量，当当前温度高于预设的精度控制温度并低于最大位移量对应的温度时，对机床运动轴进行精度位移量补偿，此时补偿的位移量即为当前温度对应的运动轴位移量，当当前温度达到最大位移量对应的温度时，对机床运动轴进行最大位移量补偿，此时此时补偿的位移量为运动轴最大位移量。
如图2所示，图2为本发明提出的一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统的模块示意图；
参照图2，一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，包括：
函数映射模块，用于建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；
函数映射模块，具体用于：所述机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系具体为：
Si＝f(Ti)，其中，Si为所述机床运动轴在ti时刻的位移量，Ti为所述机床运动轴在ti时刻的温度。
函数映射模块还用于：通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度；通过激光干涉仪获取运动轴的位移变化量。
在本实施方式中，通过在同型号的机床上预装温度传感器，并通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度和所述温度下运动轴位移量，再根据运动轴的温度和运动轴位移量的对应关系，建立温度与运动轴位移量的函数映射关系，如此只需要获取所述机床运动过程中在某一时刻的温度，即可通过所述函数模型计算当前运动轴的位移量，从而对运动轴进行位移补偿。
温度区间模块，与函数映射模块连接，用于根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；
在本实施方式中，通过所述函数映射关系，将机床运动轴开始运动的位移量代入函数映射关系中，计算得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0，将机床运动轴最大偏移量代入函数映射关系中，计算得到所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；。
温度获取模块，与温度区间模块连接，用于获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；
温度获取模块用于：所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty有下限值和上限值，其中T0<Ty<Tmax。
在本实施方式中，通过温度传感器获取机床运动过程中ti时刻运动轴的温度T，所述预设的精度控制温度Ty，该精度控制温度可根据机床加工工件的误差范围进行相应的调整，当机床加工工件的误差范围较小时，所述精度控制温度选取较低的精度控制温度，当机床加工工件的误差范围较大时，选取较高的精度控制温度。
判断补偿模块，与温度获取模块连接，用于将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿。
判断补偿模块用于：将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行位移量补偿具体包括：
当T0<Ti<Ty时，对所述机床运动轴进行初步位移量补偿，所述初步位移量S＝Sy，其中Sy为所述机床运动轴在Ty温度的位移量；
当Ty<Ti<Tmax时，对所述机床运动轴进行精度位移量补偿，所述精度位移量S＝Si，其中Si为所述机床运动轴在Ti时的位移量；
当Ti＝Tmax时，对所述机床运动轴进行最大位移量补偿，所述最大位移量S＝Smax，其中Smax为所述机床运动轴在Tmax时的位移量。
在本实施方式中，通过比较Ti与T0、Ty、Tmax进行数值大小关系，确定机床运动轴位移量补偿精度，当当前温度高于运动轴开始偏移时温度并低于预设的精度控制温度时，对机床运动轴进行初步位移量补偿，此时补偿的位移量即为精度控制温度时对应的运动轴位移量，当当前温度高于预设的精度控制温度并低于最大位移量对应的温度时，对机床运动轴进行精度位移量补偿，此时补偿的位移量即为当前温度对应的运动轴位移量，当当前温度达到最大位移量对应的温度时，对机床运动轴进行最大位移量补偿，此时此时补偿的位移量为运动轴最大位移量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；
S2、根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；
S3、获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；
S4、将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿。
2.根据权利要求1所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，其特征在于，在S1中，所述机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系具体为：
Si＝f(Ti)，其中，Si为所述机床运动轴在ti时刻的位移量，Ti为所述机床运动轴在ti时刻的温度。
3.根据权利要求1所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，其特征在于，在S4中，将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行位移量补偿具体包括：
当T0<Ti<Ty时，对所述机床运动轴进行初步位移量补偿，所述初步位移量S＝Sy，其中Sy为所述机床运动轴在Ty温度的位移量；
当Ty<Ti<Tmax时，对所述机床运动轴进行精度位移量补偿，所述精度位移量S＝Si，其中Si为所述机床运动轴在Ti时的位移量；
当Ti＝Tmax时，对所述机床运动轴进行最大位移量补偿，所述最大位移量S＝Smax，其中Smax为所述机床运动轴在Tmax时的位移量。
4.根据权利要求1所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，其特征在于，在S3中，所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty有下限值和上限值，其中T0<Ty<Tmax。
5.根据权利要求1所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节方法，其特征在于，在S1中，通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度；通过激光干涉仪获取运动轴的位移变化量。
6.一种基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，其特征在于，包括：
函数映射模块，用于建立机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系；
温度区间模块，用于根据所述函数映射关系，得到所述机床运动轴开始位移时的温度T0和所述机床运动轴最大位移时的温度Tmax；
温度获取模块，用于获取ti时刻所述机床运动轴的温度T和所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty；
判断补偿模块，用于将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行相应的位移量补偿。
7.根据权利要求6所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，其特征在于，所述函数映射模块，具体用于：所述机床运动轴温度与机床运动轴位移量之间的函数映射关系具体为：
Si＝f(Ti)，其中，Si为所述机床运动轴在ti时刻的位移量，Ti为所述机床运动轴在ti时刻的温度。
8.根据权利要求6所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，其特征在于，所述判断补偿模块，具体用于：将所述Ti与T0、Ty、Tmax进行数值比较，并根据比较结果对所述机床运动轴进行位移量补偿具体包括：
当T0<Ti<Ty时，对所述机床运动轴进行初步位移量补偿，所述初步位移量S＝Sy，其中Sy为所述机床运动轴在Ty温度的位移量；
当Ty<Ti<Tmax时，对所述机床运动轴进行精度位移量补偿，所述精度位移量S＝Si，其中Si为所述机床运动轴在Ti时的位移量；
当Ti＝Tmax时，对所述机床运动轴进行最大位移量补偿，所述最大位移量S＝Smax，其中Smax为所述机床运动轴在Tmax时的位移量。
9.根据权利要求6所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，其特征在于，在S3中，所述机床运动轴预设的精度控制温度Ty有下限值和上限值，其中T0<Ty<Tmax。
10.根据权利要求6所述的基于温度区间的机床位移补偿精度调节系统，其特征在于，所述温度获取模块，具体用于：通过温度传感器获取机床运动过程中运动轴的温度；通过激光干涉仪获取运动轴的位移变化量。
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