CN108214303A - 一种丝杠输出误差校正方法和磨床 - Google Patents

一种丝杠输出误差校正方法和磨床 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种丝杠输出误差校正方法，建立丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系设定式；在实际行程中选取若干个计算点；并测量对应于每个计算点位置丝杠输出的所述理论行程；计算关系设定式为理论行程与实际行程之间的关系式，利用理论行程和实际行程的对应值得到计算关系设定式中的常量，从而根据常量得到丝杠输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式；根据所需的实际行程、利用上述的计算关系式得出丝杠的所述理论行程。该方法通过计算得到理论行程与实际行程之间的计算关系式，根据所需的实际行程输入对应的理论行程，从而得到准确的实际行程，较好地减小了误差的产生。本发明还提供一种磨床，可实现相同的技术效果。

Description

一种丝杠输出误差校正方法和磨床
技术领域
本发明涉及误差校正技术领域，更进一步涉及一种丝杠输出误差校正方法。此外，本发明还涉及一种磨床。
背景技术
磨床是一种应用广泛的机械加工设备，磨床的打磨机构通常利用丝杠杠带动，将丝杠的转动转换为打磨机构的直线移动，打磨机构通常仅对工件的表面作抛光处理，因此打磨时与工件接触的有效行程很短，通常不超过整个丝杠长度的二十分之一，对有效行程的位移精度要求较高，而在与工件接触之前的无效行程则不作过高要求。
如图1A所示，为丝杠的输入行程X与输出行程Y之间的曲线图，其中a为理想情况下X、Y之间的曲线，b、c分别为可能存在的两种输出输出曲线，曲线b、c均存在误差。如图1B所示，为丝杠的输出行程X与误差值W之间的曲线图，a’、b’、c’分别对应于图1A中的a、b、c三条曲线，a’为理想状态下的误差，接近于0，b’、c’分别为两种不同的误差值。
因加工误差等多种因素存在，丝杠的输入值与最终的输出值可能存在很大的误差，因而如何减小误差显得至关重要。
发明内容
本发明提供一种丝杠输出误差校正方法，能够准确地控制丝杠输出的实际行程，保证了加工精度，具体方案如下：
一种丝杠输出误差校正方法，包括：
建立丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系设定式；
在所述实际行程中选取若干个计算点；
并测量每个所述计算点对应位置处丝杠输出的所述理论行程；
根据所述计算关系设定式，利用所述理论行程和所述实际行程的对应值得到所述计算关系设定式中的常量；
根据所述常量得到丝杠输出的所述理论行程和所述实际行程之间的计算关系式；
根据所需的所述实际行程、利用所述计算关系式得出丝杠的所述理论行程。
可选地，所述计算关系设定式为线性表达式；在所述实际行程中选取两个所述计算点计算得到所述计算关系设定式中的常量。
可选地，所述计算点选取所述实际行程的起始点和终止点。
可选地，由所述实际行程和所述理论行程得出行程差值计算式；并建立行程差值与所述理论行程之间的线性表达式；
根据所述行程差值计算式和所述线性表达式得到所述计算关系设定式。
可选地，判断所述理论行程和所述实际行程之间的所述行程差值是否在预设范围之内；若否，则根据所述计算关系设定式计算丝杠的理论行程。
可选地，根据所述理论行程与丝杠螺纹升角之间的对应关系，计算丝杠的转角。
本发明还提供一种磨床，包括：
主控制器，用于发送控制指令、并接收回馈数据；利用丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式，根据实际程计算所述丝杠的理论行程；
驱动器，接收所述主控制器发出的控制指令，并向所述主控制器输出所述回馈数据；
电机，由所述驱动器控制，并能够带动丝杠旋转，用于驱动打磨机构移动；
转角检测器，用于检测所述丝框的转动角度，并将检测结果发送至所述驱动器；
位移检测器，用于检测所述打磨机构的实际行程，并将检测数据发送至所述主控制器。
可选地，所述丝杠为滚珠丝杠；所述转角检测器为编码器；所述位移检测器为激光干涉仪。
可选地，还包括人机接口模块，所述人机接口模块信号连接所述主控制器。
本发明提供一种丝杠输出误差校正方法，建立丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系设定式；在实际行程中选取若干个计算点；并测量对应于每个计算点位置丝杠输出的所述理论行程；计算关系设定式为理论行程与实际行程之间的关系式，其中包含常量值，因此需要根据计算关系设定式，利用理论行程和实际行程的对应值得到计算关系设定式中的常量，从而根据常量得到丝杠输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式；根据所需的实际行程、利用上述的计算关系式得出丝杠的所述理论行程。该误差校正方法通过计算得到理论行程与实际行程之间的计算关系式，利用此计算关系式、根据所需的实际行程输入对应的理论行程，从而得到准确的实际行程，较好地减小了误差的产生。
本发明还提供一种磨床，包括主控制器、驱动器、电机、转角检测器、位移检测器等部件，其中主控制器用于发送控制指令、并接收回馈数据；利用丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式，根据实际程计算丝杠的理论行程，确保最终的实际行程符合加工精度；驱动器接收主控制器发出的控制指令，并向主控制器输出回馈数据；电机由驱动器控制，并能够带动丝杠旋转，用于驱动打磨机构移动；转角检测器用于检测丝框的转动角度，并将检测结果发送至驱动器；位移检测器用于检测打磨机构的实际行程，并将检测数据发送至主控制器，主控制器通过转角检测器得到理论行程，并通过位移检测器得到输出的实际行程，主控制器根据实际行程和理论行程之间的检测值确定最终的计算关系式，该磨床利用了上述的计算关系式，保证输出准确的实际行程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为丝杠的输入行程X与输出行程Y之间的曲线图；
图1B为丝杠的输出行程X与误差值W之间的曲线图；
图2为丝杠输出误差校正方法的示意图；
图3为磨床的模块关系图。
图中包括：
主控制器1、驱动器2、电机3、丝杠4、转角检测器5、位移检测器6、人机接口模块7。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种丝杠输出误差校正方法，能够准确地控制丝杠输出的实际行程，保证了加工精度。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的丝杠输出误差校正方法和磨床进行详细的介绍说明。
本发明提供的一种丝杠输出误差校正方法，如图2所示，为丝杠输出误差校正方法的示意图，包括以下步骤：
建立丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系设定式；计算关系设定式为理论行程和实际行程之间的对应关系，其中包含变量理论行程A和实际行程B，且包含常量，但针对每个不同的位置，此常量可能不同，因此需要在每次测试前计算相应的常量。理论行程也即输入值，是在理想情况下，丝杠转动一定角度应带动与之配合的螺母等机构移动的距离；因加工精度、装配等因素的影响，在实际情况下与理想状况存在误差，实际行程为螺母等机构在丝杠带动下真实的运动距离。
在实际行程中选取若干个计算点；因常量在每次测试时均为未知量，因此需要根据实际检测值计算出常量值，因此需要选取几个计算点，计算点的选择可以是任意的，也即在实际行程的范围内随意选取几个点，并测量这些点的位移。
测量或计算每个计算点对应位置处丝杠输出的理论行程；在一个计算点，此处的理论行程和计算行程为一组代入值，通过多个计算点得到多组代入值。
根据计算关系设定式，利用理论行程和实际行程的对应值得到计算关系设定式中的常量；也即将上述得到的多组代入值代入到计算关系设定式中进行计算，从而得到计算关系设定式中的常量。
根据常量得到丝杠输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式；得到所有的常量值后，计算计算关系设定式中仅有理论行程A和实际行程B两个变量，也即得到了计算关系式，确定了理论行程A和实际行程B两者之间的对应关系。
根据所需的实际行程、利用计算关系式得出丝杠的理论行程，此理论行程即为应当向丝杠输入的行程值，输入计算值就能得到实际输出值，提高加工精度。
在上述方案的基础上，本发明中的计算关系设定式为线性表达式，以简化计算过程；丝杠的实际行程呈周期性变化，每个周期内具有各自独特的规律，对于实际行程距离很短的驱动过程来说，移动范围位于一个周期内，因此可认为实际行程为一次函数关系，以简化其计算量。当然，本发明并不排除其他的关系式，这些具体关系都应包含在本发明的保护范围之内。计算关系设定式采用线性表达式，理论行程A和实际行程B为一次函数关系，因此在实际行程中选取两个计算点计算得到计算关系设定式中的常量。
优选地，计算点选取实际行程的起始点和终止点。
由实际行程和理论行程得出行程差值计算式，行程差值计算式：
W＝B-A；
并建立行程差值与理论行程之间的线性表达式：
W＝k1*A+k2；
根据行程差值计算式和线性表达式得到计算关系式；也即将上述两公式合并计算，得到理论行程A和实际行程B之间的计算关系设定式：
A＝(B-k2)/(k1+1)；
根据此式，输入实际行程B的值，即可得到理论行程A的值，按理论行程A输入即可得到实际行程B的准确结果。
在进行上述过程之前，还可先判断理论行程和实际行程之间的行程差值是否在预设范围之内；若否，则根据计算关系设定式得到计算关系式，并进一步计算丝杠的理论行程；若结果为是，则可直接输入理论行程，以理论行程作为实际行程的值。
在确定理论行程时，需要根据理论行程与丝杠螺纹升角之间的对应关系，计算丝杠的转角，通过丝杠的转动角度确定理论行程。
此外，本发明还提供一种磨床，如图3所示，为磨床的模块关系图；包括主控制器1、驱动器2、电机3、丝杠4、转角检测器5、位移检测器6等结构，主控制器1用于发送控制指令、并接收回馈数据；利用丝杠4转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式，计算关系式按上述的方法得到，并根据实际程计算丝杠4的理论行程。
驱动器2接收主控制器1发出的控制指令，并向主控制器1输出回馈数据；电机3由驱动器2，并能够带动丝杠4旋转，用于驱动打磨机构移动，丝杠的转动转换为打磨机构的平移；转角检测器5用于检测丝杠4的转动角度，并将检测结果发送至驱动器2，可根据转角检测器5检测到的转角计算理论行程；位移检测器6用于检测打磨机构的实际行程，并将检测数据发送至主控制器1，由主控制器1进行一系列计算后得到所要输入的理论行程，使最终输出的实际行程符合精度要求。
具体地，本发明中的丝杠4为滚珠丝杠；转角检测器5为编码器；位移检测器6为激光干涉仪。
本发明还包括人机接口模块7，人机接口模块7信号连接主控制器1，人机接口模块7用于操作人员输入控制指令，起到控制作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种丝杠输出误差校正方法，其特征在于，包括：
建立丝杠转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系设定式；
在所述实际行程中选取若干个计算点；
并测量每个所述计算点对应位置处丝杠输出的所述理论行程；
根据所述计算关系设定式，利用所述理论行程和所述实际行程的对应值得到所述计算关系设定式中的常量；
根据所述常量得到丝杠输出的所述理论行程和所述实际行程之间的计算关系式；
根据所需的所述实际行程、利用所述计算关系式得出丝杠的所述理论行程。
2.根据权利要求1所述的丝杠输出误差校正方法，其特征在于，所述计算关系设定式为线性表达式；在所述实际行程中选取两个所述计算点计算得到所述计算关系设定式中的常量。
3.根据权利要求2所述的丝杠输出误差校正方法，其特征在于，所述计算点选取所述实际行程的起始点和终止点。
4.根据权利要求3所述的丝杠输出误差校正方法，其特征在于，由所述实际行程和所述理论行程得出行程差值计算式；并建立行程差值与所述理论行程之间的线性表达式；
根据所述行程差值计算式和所述线性表达式得到所述计算关系设定式。
5.根据权利要求4所述的丝杠输出误差校正方法，其特征在于，判断所述理论行程和所述实际行程之间的所述行程差值是否在预设范围之内；若否，则根据所述计算关系设定式计算丝杠的理论行程。
6.根据权利要求5所述的丝杠输出误差校正方法，其特征在于，根据所述理论行程与丝杠螺纹升角之间的对应关系，计算丝杠的转角。
7.一种磨床，其特征在于，包括：
主控制器(1)，用于发送控制指令、并接收回馈数据；利用丝杠(4)转动输出的理论行程和实际行程之间的计算关系式，根据实际程计算所述丝杠(4)的理论行程；
驱动器(2)，接收所述主控制器(1)发出的控制指令，并向所述主控制器(1)输出所述回馈数据；
电机(3)，由所述驱动器(2)控制，并能够带动丝杠(4)旋转，用于驱动打磨机构移动；
转角检测器(5)，用于检测所述丝杠(4)的转动角度，并将检测结果发送至所述驱动器(2)；
位移检测器(6)，用于检测所述打磨机构的实际行程，并将检测数据发送至所述主控制器(1)。
8.根据权利要求7所述的磨床，其特征在于，所述丝杠(4)为滚珠丝杠；所述转角检测器(5)为编码器；所述位移检测器(6)为激光干涉仪。
9.根据权利要求7所述的磨床，其特征在于，还包括人机接口模块(7)，所述人机接口模块(7)信号连接所述主控制器(1)。
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