数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，包括以下步骤：实时获取数控机床上指定测点的温度值，并根据该温度值计算机床的热误差预测值；根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器；在接收到G代码运行指令时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。本发明专利技术提出的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，通用性高且运行安全可靠。

Thermal error compensating method and system for embedded parameter of G code of numerical control machine

The thermal error compensation method of the invention discloses a CNC machine G code embedded parameters, which comprises the following steps: acquiring real-time CNC machine tools specified on the measuring point temperature value according to the value of the temperature and thermal error of computer bed predictive value; according to the predicted value calculated values calculated from the thermal error compensation, and the the compensation value is sent to the numerical control system of PLC in the register; receiving G code operation instructions, read the current value of compensation, the compensation value and run with G code. The thermal error compensation method of the embedded parameter of the G code of the numerical control machine tool has high versatility and safe and reliable operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控机床热误差补偿
，尤其涉及一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法及其系统。
技术介绍
数控机床在高端装备加工中具有十分重要的作用，对其加工精度的要求也愈来愈高。研究表明，在数控机床加工系统的各类误差中，平均占比最大的是几何误差和热误差，通常情况下，该两项误差可占机床加工系统总误差的45%~65%。机床在长时间工作中，越是高精度机床，其工艺系统热变形所引起的零件加工误差占总加工误差的比重就越大，最大可占70%左右。因此，有效的控制机床的热误差具有十分重要的意义。数控机床热误差是指机床因内部或外部热源传导、辐射而引起自身热形变，这种形变量一般为um量级。补偿器的基本原理是在软硬件配合下驱动数控机床进给轴发生与热形变反向的位移，从而消除或减小热误差。目前，已经有相关的热误差补偿方法以及与之对应的热误差补偿控制器。主要分为非实时补偿和实时补偿两大类。在非实时补偿中，有调整数控参数法和静态调整G代码法。调整数控参数法是指在机床加工前，手动调整数控系统的相关参数，实现补偿效果；静态调整G代码法是指在加工前，预先对G代码进行参数修改，实现补偿效果。非实时补偿法的实时性差，不能在加工过程中进行调整，因而不满足实际需求。在实时补偿中，分为内部集成补偿和外挂控制器补偿。内部集成补偿是指数控系统厂家如西门子、发那科将补偿的数据接口和算法集成到数控系统的软硬件中。内部集成法要求开发者具有对CNC内部软硬件系统进行开发的权限，而且不同数控系统之间方法不能通用，没有普遍性。外挂控制器补偿的方案中，反馈截断是将伺服驱动中位置反馈信号截断，叠加上补偿量再返还给伺服系统，该方法对伺服驱动有很大干扰，容易引起系统急停，局限性很大；原点平移是将补偿值送给指定的机床坐标寄存器来平移机床的参考原点从而实现补偿；手轮偏置是指从手轮接口送入补偿量，使机床在自动模式下同时运行手轮叠加信号。原点平移和手轮偏置方法均只能针对提供该接口功能的某种型号数控系统。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种通用性高且运行安全可靠的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法及其系统。为实现上述目的，本专利技术提供一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，包括以下步骤：实时获取数控机床上指定测点的温度值，并根据该温度值计算机床的热误差预测值；根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）中的寄存器；在接收到G代码运行指令时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。优选地，所述根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器的步骤之后还包括：在接收到G代码运行指令时，获取G代码的状态值；当根据G代码的状态值判断需要补偿时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。优选地，所述在接收到G代码运行指令时，获取G代码的状态值的步骤之后还包括：当根据当前G代码的状态值判断不需要补偿时，运行正常的G代码。优选地，在获取数控机床上指定测点的温度值时，获取数控机床上多个测点的温度值，并将多个测点的温度值通过数学模型计算得到当前的热误差预测值。本专利技术进一步提出一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿系统，包括热误差补偿器和数控系统，所述热误差补偿器用于实时获取数控机床上指定测点的温度值，并根据该温度值计算机床的热误差预测值；所述热误差补偿器还用于根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器；所述数控系统用于在接收到G代码运行指令时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。优选地，所述数控系统还用于在接收到G代码运行指令时，获取G代码的状态值；当根据G代码的状态值判断需要补偿时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。优选地，所述数控系统还用于当根据当前G代码的状态值判断不需要补偿时，运行正常的G代码。优选地，在获取数控机床上指定测点的温度值时，获取数控机床上多个测点的温度值，并将多个测点的温度值通过数学模型计算得到当前的热误差预测值。本专利技术提出的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法具有以下有益效果：（1）本方法安全可靠，因为是在G代码这个层次叠加补偿值，不会干扰数控系统的正常运行，不会造成机床冲击等补偿问题，相比于其它补偿法更安全可靠；（2）采用本专利技术的方法，使热误差补偿器安装方便，易于集成。热误差补偿器通过总线形式串接到数控机床即可以工作，不需要拆卸或者重新组装原有的数控系统，易于安装和操作；（3）本方法通用性高。不需要数控系统提供类似原点平移等特殊接口，采用机床普遍使用的PLC作为和机床信息传输的通道，通用性高。附图说明图1为本专利技术数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法第一实施例的流程示意图；图2为本专利技术数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法第一实施例的流程示意图；图3为本专利技术数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法第一实施例的流程示意图；图4为本专利技术数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿系统的结构示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提出一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法。参照图1，图1为本专利技术数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法第一实施例的流程示意图。本专利技术提出的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法的第一实施例中，包括以下步骤：步骤S10，实时获取数控机床上指定测点的温度值，并根据该温度值计算机床的热误差预测值；步骤S20，根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器；步骤S30，在接收到G代码运行指令时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。本数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法以基于华中数控公司HNC848C数控机床为例进行说明。此数控机床采用NCUC总线把工控机、操作面板、伺服驱动和IO接口串接在一起，热误差补偿器的内部设计了NCUC总线接口，作为IO设备串接在HNC848C数控机床中。热误差补偿器的内部设计了温度数据传输接口，可以直接读取解调仪解调出的温度值。在数控机床上布置有分布式的光纤光栅温度传感网络，可以实时监测机床各测点的温度值。在获取数控机床上指定测点的温度值时，获取数控机床上多个测点的温度值，并将多个测点的温度值通过数学模型计算得到当前的热误差预测值。通过获取多个温度值，从而使得到的热误差预测值更加精确。具体地，热误差补偿器获取数控机床测点的温度值，计算得到补偿值，然后通过NCUC总线传递给数控机床。该补偿值最后通过数控系统的PLC和寄存器组传递给G代码。本专利技术提出的热误差补偿方法，在G代码中嵌入参数，当数控机床工作加工工件时，热误差补偿器可以将补偿值实时传递到数控系统内部和寄存器中，相应的G代码在运行时会读取该寄存器的值，调整刀具位置坐标，从而实现热误差补偿。本实施例提出的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法具有以下有益效果：（1）本方法安全可靠，因为是在G代码这个层次叠加补偿值，不会干扰数控系统的正常运行，不会造成机床冲击等补偿问题，相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：实时获取数控机床上指定测点的温度值，并根据该温度值计算机床的热误差预测值；根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器；在接收到G代码运行指令时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。

【技术特征摘要】
1.一种数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：实时获取数控机床上指定测点的温度值，并根据该温度值计算机床的热误差预测值；根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器；在接收到G代码运行指令时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。2.如权利要求1所述的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，其特征在于，所述根据计算出的热误差预测值计算得到补偿值，并将该补偿值发送至数控系统的PLC中的寄存器的步骤之后还包括：在接收到G代码运行指令时，获取G代码的状态值；当根据G代码的状态值判断需要补偿时，读取当前的补偿值，并运行带有该补偿值的G代码。3.如权利要求2所述的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，其特征在于，所述在接收到G代码运行指令时，获取G代码的状态值的步骤之后还包括：当根据当前G代码的状态值判断不需要补偿时，运行正常的G代码。4.如权利要求1所述的数控机床G代码内嵌参数的热误差补偿方法，其特征在于，在获取数控机床上指定测点的温度值时，获取数控机床上多个测点的温度值，并将多个测点的温度值通过数学...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉，徐智强，娄平，葛济宾，李炆峰，严峻伟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42