CN113515089B - 一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，目的为了寻找有效的叉式摆头温度补偿的实现方案，其方法包括如下步骤：获取第一传感器、第三传感器采集的实时温度信息，其中，第一传感器安装在五轴联动叉式摆头壳体外部的一侧，第三传感器安装在主轴前端的一侧；将第三传感器采集的实时温度减去第一传感器采集的实时温度得到实时温度差，并基于实时温度差根据预设的温度‑形变曲线获得补偿值；基于补偿值生成补偿执行数据并执行，以补偿五轴联动叉式摆头的机械变形。本发明通过第一传感器及第三传感器的设置，能够实时监控环境温度温差变化，并及时调整因温度变化而引起叉式摆头的主轴形变偏移，在一定程度上提高了加工精度。

Description

一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法

技术领域

本发明涉及数控领域，具体而言，本发明涉及一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法。

背景技术

叉式摆头是五轴联动机床中重要部件，其性能稳定决定着机床整体精度，在实际使用过程中由于环境温度温差变化会导致的叉式摆头机械发生一定程度的变形。而在目前市面使用叉式摆头中对机械变形补偿都没有较好的处理办法，这就造成五轴机床的精度稳定性受温度变化影响很大。

发明内容

为了寻找有效的叉式摆头温度补偿的实现方案，本发明提供了一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，该五轴联动叉式摆头温度补偿包括如下步骤：

获取第一传感器、第三传感器采集的实时温度信息，其中，所述第一传感器安装在五轴联动叉式摆头壳体外部的一侧，所述第三传感器安装在主轴前端的一侧；

将所述第三传感器采集的实时温度减去所述第一传感器采集的实时温度得到实时温度差，并基于所述实时温度差根据预设的温度-形变曲线获得补偿值；

基于所述补偿值生成补偿执行数据并执行，以补偿所述五轴联动叉式摆头的机械变形。

优选地，所述基于所述实时温度差根据预设的温度-形变曲线获得补偿值之前包括如下步骤：

按照预设规则测定至少二个温度差及与所述温度差对应的机械形变值得到原始温差-形变数据库；

基于所述原始温差-形变数据库建立温度-形变曲线。

优选地，所述基于所述原始温差-形变数据库建立温度-形变曲线包括如下步骤：

将原始温差-形变数据库中的原始数据在不高于第一预设阈值的温升内按照变形和温升呈线性关系的方式建立温度-形变曲线。

优选地，所述预设规则为按照每温升第二预设阈值的方式进行测定。

优选地，所述第二预设阈值为2度。

优选地，所述基于所述补偿值生成补偿执行数据并执行包括如下步骤：

将所述补偿值输入到数控系统内的可编程控制器，计算得到补偿执行数据；

将所述补偿执行数据输出数控系统，由所述数控系统执行补偿数据。

优选地，所述将所述第三传感器采集的实时温度减去所述第一传感器采集的实时温度得到实时温度差之前，包括如下步骤：

获取第二传感器、第四传感器采集的实时温度信息，其中，所述第二传感器安装在所述五轴联动叉式摆头壳体外部上与所述第一传感器所在侧相对的一侧，所述第四传感器安装在主轴前端上与所述第三传感器所在侧相对的一侧；

判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内，其中，所述第一温差为所述第二传感器采集的温度与所述第一传感器采集的温度之差，所述第二温差为所述第三传感器采集的温度与所述第四传感器采集的温度之差；

若否，则输出传感器故障信息至数控系统并停止补偿。

优选地，所述判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内包括如下步骤：

在数控系统的可编程控制器中判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内。

与现有技术相比，本发明一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法具有如下有益效果：

本发明一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法通过第一传感器及第三传感器的设置，能够实时监控环境温度温差变化，并及时调整因温度变化而引起叉式摆头的主轴形变偏移，在一定程度上提高了加工精度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法中第一传感器、第二传感器及第三传感器安装示意图；

图3为本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法中预设的温度-形变曲线示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、103等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法包括如下步骤：

步骤S101：获取第一传感器、第三传感器采集的实时温度信息，其中，所述第一传感器安装在五轴联动叉式摆头壳体外部的一侧，所述第三传感器安装在主轴前端的一侧。

请参阅图2，图2示出了本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法中第一传感器、第二传感器及第三传感器安装示意图，如图2所示，第一传感器1安装在五轴联动叉式摆头壳体外部的一侧，第三传感器3安装在主轴前端的一侧。

步骤S103：将所述第三传感器采集的实时温度减去所述第一传感器采集的实时温度得到实时温度差，并基于所述实时温度差根据预设的温度-形变曲线获得补偿值。

在一些实施方式中，为了避免第一传感器及第三传感器发生故障而造成温度采集数据异常，从而执行错误的补正，在二者作为主采集传感器采集数据的同时，本发明实施例还设置了辅助传感器，如图2所示的第二传感器2。

具体地，将第三传感器采集的实时温度减去第一传感器采集的实时温度得到实时温度差之前，包括如下步骤：

获取第二传感器、第四传感器采集的实时温度信息，其中，第二传感器安装在五轴联动叉式摆头壳体外部上与第一传感器所在侧相对的一侧，第四传感器安装在主轴前端上与第三传感器所在侧相对的一侧；

判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内，其中，第一温差为所述第二传感器采集的温度与第一传感器采集的温度之差，第二温差为第三传感器采集的温度与第四传感器采集的温度之差；

若否，则输出传感器故障信息至数控系统并停止补偿。

值得注意的是，第一温差预置阈值、第二温差预置阈值用户可以根据具体实施过程中进行设定，本发明实施例对此不做限制。

当然了，在具体判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内过程中优选在在数控系统的可编程控制器中进行，即在数控系统的可编程控制器中判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内。

步骤S105：基于所述补偿值生成补偿执行数据并执行，以补偿所述五轴联动叉式摆头的机械变形。

在一些实施方式中，基于实时温度差根据预设的温度-形变曲线获得补偿值之前包括如下步骤：

按照预设规则测定至少二个温度差及与温度差对应的机械形变值得到原始温差-形变数据库；

基于原始温差-形变数据库建立温度-形变曲线。

具体地，基于原始温差-形变数据库建立温度-形变曲线包括如下步骤：

将原始温差-形变数据库中的原始数据在不高于第一预设阈值的温升内按照变形和温升呈线性关系的方式建立温度-形变曲线。

请参阅图3，图3示出了本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法中预设的温度-形变曲线示意图，横轴为第一传感器和第三传感器的温度差，即温升，纵轴为机械坐标的补偿值，即变形。图3可以看出，本发明实施例将原始数据分为数个直线段建立模型，确定温差量-机械变形量关系，建立温差和形变的数据表，并在小范围温升内认为变形和温升成线性关系。

在一些实施方式中，预设规则为按照每温升第二预设阈值的方式进行测定。

示例地，第二预设阈值为2度，即预设规则为按照每温升2度的方式进行测定。当然了，为了提高温度-形变曲线的精确度，还可以采用更为精细的采集方式以及通过反复试验测定等方式，本发明实施例对此不做限制。

在一些实施方式中，基于补偿值生成补偿执行数据并执行包括如下步骤：

将补偿值输入到数控系统内的可编程控制器，计算得到补偿执行数据；

将补偿执行数据输出数控系统，由数控系统执行补偿数据。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入和输出接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。

需要特别说明的是，为了更加直观本发明实施例具体补偿过程，还可以通过引入专门界面进行实际温度或者温差显示和补偿数据执行状态监控及显示等，本发明实施例对此不作限制。

示例地，当实际温度差为图3中实际温升Δt时，补偿值计算如下：

其中，t4、t5为温度差；L4、L5为补偿值。

与现有技术相比，本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法具有如下有益效果：

本发明实施例一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法通过第一传感器及第三传感器的设置，能够实时监控环境温度温差变化，并及时调整因温度变化而引起叉式摆头的主轴形变偏移，在一定程度上提高了加工精度。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，所述步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，该五轴联动叉式摆头温度补偿的方法包括如下步骤：

获取第一传感器、第三传感器采集的实时温度信息，其中，所述第一传感器安装在五轴联动叉式摆头壳体外部的一侧，所述第三传感器安装在主轴前端的一侧；

将所述第三传感器采集的实时温度减去所述第一传感器采集的实时温度得到实时温度差，并基于所述实时温度差根据预设的温度-形变曲线获得补偿值；

基于所述补偿值生成补偿执行数据并执行，以补偿所述五轴联动叉式摆头的机械变形；

其中，所述基于所述补偿值生成补偿执行数据并执行包括如下步骤：

将所述补偿值输入到数控系统内的可编程控制器，计算得到补偿执行数据；

将所述补偿执行数据输出数控系统，由所述数控系统执行补偿数据。

2.如权利要求1所述的五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，所述基于所述实时温度差根据预设的温度-形变曲线获得补偿值之前包括如下步骤：

按照预设规则测定至少二个温度差及与所述温度差对应的机械形变值得到原始温差-形变数据库；

基于所述原始温差-形变数据库建立温度-形变曲线。

3.如权利要求2所述的五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，所述基于所述原始温差-形变数据库建立温度-形变曲线包括如下步骤：

将原始温差-形变数据库中的原始数据在不高于第一预设阈值的温升内按照变形和温升呈线性关系的方式建立温度-形变曲线。

4.如权利要求2所述的五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，所述预设规则为按照每温升第二预设阈值的方式进行测定。

5.如权利要求4所述的五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，所述第二预设阈值为2度。

6.如权利要求1所述的五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，所述将所述第三传感器采集的实时温度减去所述第一传感器采集的实时温度得到实时温度差之前，包括如下步骤：

获取第二传感器、第四传感器采集的实时温度信息，其中，所述第二传感器安装在所述五轴联动叉式摆头壳体外部上与所述第一传感器所在侧相对的一侧，所述第四传感器安装在主轴前端上与所述第三传感器所在侧相对的一侧；

判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内，其中，所述第一温差为所述第二传感器采集的温度与所述第一传感器采集的温度之差，所述第二温差为所述第三传感器采集的温度与所述第四传感器采集的温度之差；

若否，则输出传感器故障信息至数控系统并停止补偿。

7.如权利要求6所述的五轴联动叉式摆头温度补偿的方法，其特征在于，所述判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内包括如下步骤：

在数控系统的可编程控制器中判断第一温差、第二温差是否分别在第一温差预置阈值、第二温差预置阈值内。

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