機床床身直線度補償方法
【專利摘要】本發明公開了一種機床床身直線度補償方法，步驟1，檢測床身在Y軸方向的直線度數據分別為D1y、D2y、D3y……Dny，檢測床身在Z軸方向的直線度數據分別為D1z、D2z、D3z……Dnz，通過計算得到床身直線度沿Y軸方向或Z軸方向的偏差；步驟2，由溫度變送器將溫度傳感器采集的床身溫度信號轉換為床身的實際溫度值；步驟3，機床控制系統讀出補償軸的實時坐標值；步驟4，在機床的控制系統中建立如下直線度補償數學計算模型；步驟5，機床控制系統讀取坐標位置，計算所得的對應于該坐標位置的補償系數，計算當前的直線度的實際偏差；步驟6，機床控制系統根據步驟5所得的補償量對直線度的實際偏差進行補償。
【專利說明】機床床身直線度補償方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機床床身直線度補償方法。
【背景技術】
[0002]作為大型金屬切削的加工設備，多數都是在非恒溫環境中工作，受一年四季溫度變化、白天與晚上的溫度變化影響較大，受局部溫度影響的變化更大；在加工設備使用過程中，受局部溫度影響的變化我們可以避免。如:避免陽光照射、關閉門窗避免通風、局部熱源遠離設備等；受白天和晚上溫差及四季溫差的影響就不可避免了。溫度變化會引起床身垂直方向和水平方向的直線度變化，導致軸向移動軌跡彎曲，即溫度高時床身中間部位上拱；溫度低時，床身中間部位下凹。下面舉例進行說明:
[0003]如圖1和圖2，對于840D數控鏜床，該數控鏜床的基本結構為，包括床身1、滑座2、立柱3、方滑枕4，滑座在床身上滑動，立柱固定在滑座上，主軸箱在立柱上移動，方滑枕在主軸箱內移動。床身的有效行程比較長(13.5m)，床身的精度很重要，床身精度主要有:長度方向(X軸)的精度(定位精度)、垂直方向(Y軸)的直線度、水平方向(Z軸)的直線度。長度方向的精度和床身的直線度(凹凸)受溫度影響很大:長度方向的精度變化(全閉環)經實測變化也較大，加工區域13米的床身夏天溫度為27.86956度時偏差為:80um，可以通過長度方向的溫度補償來提高精度；床身的直線度(上下左右的凹凸):床身補償區域長13m，冬天與夏天實測床身上下凹凸偏差也較大，床身溫度為27.1304度時，垂直面內的直線度偏差為166.91um，水平方向的直線度偏差為152.99um，對工件的加工精度影響很大。
[0004]雖然，上述數控系統具有垂度補償功能，但該功能只能在特定情況下進行固定的補償，即補償原理為:補償量=補償系數X補償值。其中“補償系數”為恒定值，一般情況取I補償值”為不同位置有對應的固定補償值；“`補償量”隨不同位置有對應的補償量，而與溫度無關，系統補償時自動調用相關補償數據，并進行線性化連續化處理。這種補償方式導致的結果是:每個補償方向只能采用一組補償數據，同一方向不能進行多軸同時補償，補償系數為一恒定值(通常為1)，補償數據不能隨溫度變化而改變，相同方向不能進行多軸疊加補償。由于每個工件精度的要求各不相同，如果在任何時候都需要較好的機床精度，這時，調整機床精度就費時、費錢，影響設備生產。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種機床床身直線度的補償方法，對于環境溫度變化而導致的設備床身直線度精度變化的情況，通過檢測現場環境下設備床身溫度，自動補償設備床身的垂直方向和水平方向的直線度精度。
[0006]解決上述技術問題的技術方案如下:
[0007]機床床身直線度補償方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]步驟I，檢測床身在Y軸方向的直線度數據分別為Dly、D2y、D3y……Dny，檢測床身在Z軸方向的直線度數據分別為Dlz、D2z、D3z……Dnz，通過計算得到床身直線度沿Y軸方向或Z軸方向的偏差；
[0009]步驟2，由溫度變送器將溫度傳感器采集的床身溫度信號轉換為床身的實際溫度值；
[0010]步驟3，機床控制系統讀出補償軸的實時坐標值；
[0011]步驟4，在機床的控制系統中建立如下直線度補償數學計算模型:
[0012]步驟A、根據步驟I至3，建立直線度補償連續溫度和離散坐標位置函數
[0013]
【權利要求】
1.機床床身直線度補償方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，檢測床身在Y軸方向的直線度數據分別為Dly、D2y、D3y……Dny，檢測床身在Z軸方向的直線度數據分別為Dlz、D2z、D3z……Dnz，通過計算得到床身直線度沿Y軸方向或Z軸方向的偏差； 步驟2，由溫度變送器將溫度傳感器采集的床身溫度信號轉換為床身的實際溫度值； 步驟3，機床控制系統讀出補償軸的實時坐標值； 步驟4，在機床的控制系統中建立如下直線度補償數學計算模型: 步驟A、根據步驟I至3，建立直線度補償連續溫度和離散坐標位置函數
2.根據權利要I所述的機床床身直線度補償方法，其特征在于:步驟I中，通過激光干涉儀檢測補償軸的直線度偏差:從直線度補償的坐標最小點開始檢測Y軸方向的直線度偏差，每間隔1000mm檢測一個點數據，用同樣的方法檢測Z軸方向的直線度偏差數據。
3.根據權利要求1或2所述的機床床身直線度補償方法，其特征在于:步驟I中，對于檢測數據采用下面的計算式得到床身直線度在Y軸方向或Z軸方向的偏差:
Dci=D1-Dn/(n_l)* (1-1)； 上式中，Dci表示偏差，η為補償點的總數，Di為第i個補償點數據。
4.根據權利要求1所述的機床床身直線度補償方法，其特征在于:步驟2中，采集床身溫度的傳感器采用Pt電阻，經過變送器將床身溫度檢測信號-50°到100°的溫度信號轉換成4mA到20mA電流信號傳送到模擬量模塊，在機床控制系統內，通過以下計算式將采集來的模擬量信號轉換為實際的溫度值:
5.根據權利要求1所述的機床床身直線度補償方法，其特征在于:步驟5中的補償值設定為I。
6.根據權利要求1所述的機床床身直線度補償方法，其特征在于:在步驟4與步驟5之間，還進行以下步驟:調用預先編制好的系統變量讀模塊，讀出X軸的坐標位置及當前坐標位置的補償系數，將讀出的補償系數與式(3)和式(4)中計算所的補償系數進行比較，當偏差大于0.003mm時，將當前計算的補償系數重新寫入機床控制系統。
【文檔編號】G06F19/00GK103886191SQ201410089675
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2014年3月12日
【發明者】崔阿慶, 傅政宏, 張愛華, 許小平, 秦玨林 申請人:常州寶菱重工機械有限公司