CN107255997A - 一种基于温度检测的机床运动补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于温度检测的机床运动补偿方法，包括以下步骤：建立时间差形变模型；采集机床目标运动轴的温度，记录目标运动轴达到第一温度的时间t1、第二温度的时间t2；计算出时间差t，并基于时间差形变模型计算当前形变量L，且判断当前形变量L是否超出误差允许范围，并根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿。本发明有效地避免了单纯在某个时间节点采集机床运动轴的温度时存在的精度低的问题，通过分析目标运动轴从第一温度上升到第二温度所消耗的时间不仅减少了外界环境因素对温度采集结果造成的影响，而且可以分析出温度变化趋势，可根据实际的温升消耗时间来判断目标运动轴的正常工作状态与否，从而保证机床的正常工作状态。

Description

一种基于温度检测的机床运动补偿方法
技术领域
本发明涉及机床温度检测技术领域，尤其涉及一种基于温度检测的机床运动补偿方法。
背景技术
机床热误差是影响机床加工精度稳定性的最大误差源，可导致工件和刀具之间产生相对位移，它对精密加工的影响很大，因此减少热误差对提高机床的加工精度至关重要。建立热误差预测模型对机床进行有效的热误差补偿是现在发展起来的一种经济、方便和高效的方法，可以有效地提高机床的加工精度。
本发明提出的基于温度检测的机床运动补偿方法，通过记录机床运动轴到达两个预设温度值消耗的时间来分析机床运动轴温度的变化趋势，从而根据时间分析来判断形变量并进行调整，通过减小形变误差来提高机床的加工精度，保证机床的使用效果。
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检测的机床运动补偿方法。
本发明提出的基于温度检测的机床运动补偿方法，包括以下步骤：
S1、建立时间差形变模型；
S2、采集机床目标运动轴的温度，记录目标运动轴达到第一温度的时间t1、第二温度的时间t2；其中，第一温度小于第二温度；
S3、计算出时间差t，并基于时间差形变模型计算当前形变量L，且判断当前形变量L是否超出误差允许范围，并根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿；其中，t＝t2-t1。
优选地，步骤S1中时间差形变模型具体包括：
优选地，步骤S2中，采集机床目标运动轴的温度具体包括：
利用多个温度采集模块采集机床目标运动轴的温度，且每一个温度采集模块包括多个温度传感器；
优选地，所述温度传感器采用红外温度传感器。
优选地，步骤S3具体包括：
根据当前形变量L与预设形变量L0进行比较来判断L否超出误差允许范围，当L≤xL0时，判定L在误差允许范围内且无需进行误差补偿，当L>xL0时，判定L超出误差允许范围并进行误差补偿，误差补偿值为当前形变量L；
其中，x为预设值且x>1。
优选地，步骤S3还包括：
当t≤yta时，启动温度异常预警，并显示机床目标运动轴的当前温度T；
其中，0<y<1。
本发明为提高对机床运动轴温度检测的精度，通过实际采集机床运动轴的温度，并记录下目标运动轴到达第一温度和第二温度时的时间，再对两个时间点进行分析，通过分析目标运动轴的温度从第一温度上升到第二温度消耗的时间来分析目标运动轴的温度变化快慢，从而根据温度变化的快慢来确定目标运动轴的温度变化程度，进而根据目标运动轴的温度变化程度来选择对应的形变量，提高了形变量确定的精度；如此，利用上述方法有效地避免了常规技术手段中单纯在某个时间节点采集机床运动轴的温度时存在的精度低的问题，通过分析目标运动轴从第一温度上升到第二温度所消耗的时间不仅减少了外界环境因素对温度采集结果造成的影响，而且可以分析出目标运动轴的温度变化趋势，方便系统根据实际的温升消耗时间来判断目标运动轴的正常工作状态与否，从而保证机床的正常工作状态，进而保证机床的加工精度和加工效果。
附图说明
图1为一种基于温度检测的机床运动补偿方法的步骤示意图。
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检测的机床运动补偿方法。
参照图1，本发明提出的基于温度检测的机床运动补偿方法，包括以下步骤：
S1、建立时间差形变模型；
S2、采集机床目标运动轴的温度，记录目标运动轴达到第一温度的时间t1、第二温度的时间t2；其中，第一温度小于第二温度；
本实施方式中，利用多个温度采集模块采集机床目标运动轴的温度，多个温度采集模块可从不同位置和不同角度对机床目标运动轴的温度进行采集，不仅有利于提高温度采集的全面性，而且能够提高温度采集的精度；且每一个温度采集模块包括多个温度传感器，利用多个温度传感器可进一步提高温度采集的全面性和精度；优选地，所述温度传感器采用红外温度传感器。
S3、计算出时间差t，并基于时间差形变模型计算当前形变量L，且判断当前形变量L是否超出误差允许范围，并根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿；其中，t＝t2-t1。
步骤S3具体包括：
根据当前形变量L与预设形变量L0进行比较来判断L否超出误差允许范围，当L≤xL0时，表明目标运动轴的当前形变量较小，在误差允许范围之内，此时判定L在误差允许范围内且无需进行误差补偿，当L>xL0时，表明机床目标运动轴的当前形变量较大，为避免上述形变量对机床的加工精度造成影响，判定L超出误差允许范围并进行误差补偿，误差补偿值为当前形变量L，使得机床的加工精度保持在稳定范围内，从而提高机床加工的产品的精度和质量；其中，x为预设值且x>1。
本实施方式中，步骤S1中时间差形变模型具体包括：
当机床目标运动轴的温度从第一温度升高到第二温度的时间t不大于ta时，表明目标运动轴的温度升高时间较短，即目标运动轴的温度升高速度较快，此时目标运动轴的形变量较大，则为其分配L1作为形变量；当机床目标运动轴的温度从第一温度升高到第二温度的时间t不小于tb时，表明目标运动轴的温度升高速度较慢，所消耗的时间较长，此时为其分配较小的形变量L3；通过分析机床目标运动轴温度上升的时间来对目标运动轴的实际温度进行划分并为其分配对应的形变量，为进行误差补偿提供参考基准。上述时间差形变模型可根据机床实际运行状态和温度变化情况进行制定，可以有效地提高形变量划分的准确性。
在进一步的实施例中，步骤S3还包括：
当t≤yta时，表明机床目标运动轴自第一温度上升到第二温度所消耗的时间过短，此时可能机床的运动轴的温度可能存在异常，为避免温度的进一步恶化，启动温度异常预警，并显示机床目标运动轴的当前温度T，提醒相关工作人员注意到机床目标运动轴的异常温度，且方便相关工作人员查看机床运动轴的实际温度并采取相应的应对策略，以保证机床的正常运行状态；其中，0<y<1。
本实施方式为提高对机床运动轴温度检测的精度，通过实际采集机床运动轴的温度，并记录下目标运动轴到达第一温度和第二温度时的时间，再对两个时间点进行分析，通过分析目标运动轴的温度从第一温度上升到第二温度消耗的时间来分析目标运动轴的温度变化快慢，从而根据温度变化的快慢来确定目标运动轴的温度变化程度，进而根据目标运动轴的温度变化程度来选择对应的形变量，提高了形变量确定的精度；如此，利用上述方法有效地避免了常规技术手段中单纯在某个时间节点采集机床运动轴的温度时存在的精度低的问题，通过分析目标运动轴从第一温度上升到第二温度所消耗的时间不仅减少了外界环境因素对温度采集结果造成的影响，而且可以分析出目标运动轴的温度变化趋势，方便系统根据实际的温升消耗时间来判断目标运动轴的正常工作状态与否，从而保证机床的正常工作状态，进而保证机床的加工精度和加工效果。
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 (5)

1.一种基于温度检测的机床运动补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立时间差形变模型；
S2、采集机床目标运动轴的温度，记录目标运动轴达到第一温度的时间t1、第二温度的时间t2；其中，第一温度小于第二温度；
S3、计算出时间差t，并基于时间差形变模型计算当前形变量L，且判断当前形变量L是否超出误差允许范围，并根据判断结果对目标运动轴进行误差补偿；其中，t＝t2-t1。
2.根据权利要求1所述的基于温度检测的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S1中时间差形变模型具体包括：
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>t</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>t</mi> <mo>&lt;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>t</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>3</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>.</mo> </mrow>
3.根据权利要求1所述的基于温度检测的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S2中，采集机床目标运动轴的温度具体包括：
利用多个温度采集模块采集机床目标运动轴的温度，且每一个温度采集模块均包括多个温度传感器；
优选地，所述温度传感器采用红外温度传感器。
4.根据权利要求1所述的基于温度检测的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
根据当前形变量L与预设形变量L0进行比较来判断L否超出误差允许范围，当L≤xL0时，判定L在误差允许范围内且无需进行误差补偿，当L>xL0时，判定L超出误差允许范围并进行误差补偿，误差补偿值为当前形变量L；
其中，x为预设值且x>1。
5.根据权利要求2所述的基于温度检测的机床运动补偿方法，其特征在于，步骤S3还包括：
当t≤yta时，启动温度异常预警，并显示机床目标运动轴的当前温度T；
其中，0<y<1。
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