一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法及系统，将测量装置激光干涉仪布置在机床上，对光调试，使得激光干涉仪处于待测量状态；录入数控系统的测量程序，使得数控系统的程序和激光干涉仪的测量参数设置一致；测量机床的定位误差，生成误差补偿参数表；测量激光干涉仪的发射光与相应传动丝杠中心轴线的距离，记录此数据为阿贝臂长；数控系统根据误差补偿参数表和阿贝误差值做叠加运算，生成补偿后的定位误差补偿值，并依据定位误差补偿值驱动伺服电机作进给运动，进行误差补偿。优点：考虑了测量过程中产生的阿贝误差，其补偿值叠加了阿贝误差作为机床的最终定位精度，大大提高了补偿精度。

An Abbe error compensation method and system based on machine positioning accuracy measurement

【技术实现步骤摘要】
一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法及系统
本专利技术涉及一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法及系统，属于机床精度控制

技术介绍
数控机床加工零部件时，机床的自身精度显得尤为重要。一般来说，数控机床的不精确性有很多因素，为使得被加工零件的精度能够和机床精度相当甚至超越机床的精度，采用的方法是误差补偿的方法。机床的定位误差是影响机床零件加工精度的关键参数，一般情况下补偿该误差的方法是通过测量机床定位误差然后将测量结果直接填入到补偿模块中进行补偿，该补偿方法在实际工程运用中能够取得一定的效果，但是补偿精度仍然有很大的提升空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，将测量装置激光干涉仪布置在机床上，对光调试，使得激光干涉仪处于待测量状态，接着录入数控系统的测量程序，使得数控系统的程序和激光干涉仪的测量参数设置一致，完成预设置；在完成预设置后，测量机床的定位误差，生成误差补偿参数表；测量激光干涉仪的发射光与相应传动丝杠中心轴线的距离，记录此数据为阿贝臂长；外置补偿模块根据所述阿贝臂长计算出阿贝误差值，并将计算好所对应的阿贝误差值上传到数控系统中；数控系统根据误差补偿参数表和阿贝误差值做叠加运算，生成补偿后的定位误差补偿值，并依据定位误差补偿值驱动伺服电机作进给运动，进行误差补偿。进一步的，所述测量机床的定位误差为：分别测量机床三个方向的定位误差，先对光然后测量，测量时选定环境温度为测量时外界实际温度，设定起点和终点的位置、采样次数、增量、运行次数、采样停留时间等参数然后开始测量，测量完成后自动保存测量数据，此数据包含机床的各个设置点的定位误差。进一步的，所述阿贝误差值的计算公式为：其中，Z表示工作台面到刀尖点的值，L0表示机床的传动丝杠的中心轴线到工作台面的距离，δx、δy分别表示工作台沿着X、Y轴移动产生的阿贝误差值，δz表示机床主轴箱沿着Z轴移动产生的阿贝误差值，εy(x)、εx(y)表示工作台分别沿着X、Y轴移动产生的俯仰角，εx(z)表示机床主轴箱沿着Z轴移动产生的俯仰角，Lz表示机床主轴箱在Z方向的阿贝臂长。进一步的，所述叠加运算的公式为：其中，δx(x)、δy(y)表示工作台分别沿着X、Y轴移动产生的定位误差，δz(z)表示主轴箱沿着Z轴移动产生的定位误差，Ex(x)、Ey(y)、Ez(z)为考虑阿贝误差后的定位误差补偿值。一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿系统，包括预设置模块，用于将测量装置激光干涉仪布置在机床上，对光调试，使得激光干涉仪处于待测量状态；录入数控系统的测量程序，使得数控系统的程序和激光干涉仪的测量参数设置一致；还包括：生成模块，用于测量机床的定位误差，生成误差补偿参数表；测量模块，用于测量激光干涉仪的发射光与相应传动丝杠中心轴线的距离，记录此数据为阿贝臂长；计算模块，用于通过外置补偿模块根据所述阿贝臂长计算出阿贝误差值，并将计算好所对应的阿贝误差值上传到数控系统中；误差补偿模块，用于通过数控系统根据误差补偿参数表和阿贝误差值做叠加运算，生成补偿后的定位误差补偿值，并依据定位误差补偿值驱动伺服电机作进给运动，进行误差补偿。进一步的，所述测量模块的处理过程为：分别测量机床三个方向的定位误差，先对光然后测量，测量时选定环境温度为测量时外界实际温度，设定起点和终点的位置、采样次数、增量、运行次数、采样停留时间等参数然后开始测量，测量完成后自动保存测量数据，此数据包含机床的各个设置点的定位误差。进一步的，所述计算模块包括阿贝误差值计算模块，用于通过下式计算阿贝误差值：其中，Z表示工作台面到刀尖点的值，L0表示机床的传动丝杠的中心轴线到工作台面的距离，δx、δy分别表示工作台沿着X、Y轴移动产生的阿贝误差值，δz表示机床主轴箱沿着Z轴移动产生的阿贝误差值，εy(x)、εx(y)表示工作台分别沿着X、Y轴移动产生的俯仰角，εx(z)表示机床主轴箱沿着Z轴移动产生的俯仰角，Lz表示机床主轴箱在Z方向的阿贝臂长。进一步的，所述误差补偿模块包括叠加运算模块，用于通过下式确定考虑阿贝误差后的定位误差补偿值，其中，δx(x)、δy(y)表示工作台分别沿着X、Y轴移动产生的定位误差，δz(z)表示主轴箱沿着Z轴移动产生的定位误差，Ex(x)、Ey(y)、Ez(z)为考虑阿贝误差后的定位误差补偿值。本专利技术所达到的有益效果：传统的方法只补偿δx(x)、δy(y)、δz(z)这三个值作为机床最终定位精度，本专利技术是考虑了测量过程中产生的阿贝误差，其补偿值叠加了阿贝误差作为机床的最终定位精度，大大提高了补偿精度。附图说明图1是测量X轴所产生的阿贝臂长；图2是工作台沿着X轴移动所产生的俯仰角；图3是测量Z轴所产生的阿贝臂长。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。一般情况下，机床的定位精度测量采用的装置为激光干涉仪，常规的方法是将所测量的数据直接补偿在数控系统中而没有考虑测量过程中产生的阿贝误差。事实上，测量所产生的阿贝误差在误差补偿中占有很大比例。本专利技术对机床定位精度的测量过程进行分析，提供一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，主要包含以下几个步骤:步骤1:将测量装置激光干涉仪布置在机床上，对光调试，使得激光干涉仪处于待测量状态。所述对光调试，依据X轴的对光步骤为例：1)调整激光干涉仪，使其发生光从远端(在测量的行程范围内，激光头离反射镜最远的位置)垂直进入反射镜的入射孔。2)移动机床X轴，将干涉仪移动至反射镜处，该处称之为近端，同样确保激光干涉仪的发生光从近端垂直进入反射镜的入射孔。3)分别在近端和远端调整机床手轮和激光干涉仪的调光旋钮，让激光干涉仪的定位误差控制许可的范围内(一般为±3μm)。4)重复3)让激光干涉仪的测量行程的定位误差都控制在许可的范围内，完成对光调试。步骤2:录入数控系统的测量程序，使得数控系统的程序和激光干涉仪的测量参数设置一致。步骤3:测量机床的定位误差，生成误差补偿参数表。步骤4:测量激光干涉仪的发射光与相应传动丝杠中心轴线的距离，记录此数据即为阿贝臂长，机床水平方向有两个传动丝杠，分别为X方向和Y方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，将测量装置激光干涉仪布置在机床上，对光调试，使得激光干涉仪处于待测量状态，接着录入数控系统的测量程序，使得数控系统的程序和激光干涉仪的测量参数设置一致，完成预设置；/n其特征在于，/n在完成预设置后，测量机床的定位误差，生成误差补偿参数表；/n测量激光干涉仪的发射光与相应传动丝杠中心轴线的距离，记录此数据为阿贝臂长；/n外置补偿模块根据所述阿贝臂长计算出阿贝误差值，并将计算好所对应的阿贝误差值上传到数控系统中；/n数控系统根据误差补偿参数表和阿贝误差值做叠加运算，生成补偿后的定位误差补偿值，并依据定位误差补偿值驱动伺服电机作进给运动，进行误差补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，将测量装置激光干涉仪布置在机床上，对光调试，使得激光干涉仪处于待测量状态，接着录入数控系统的测量程序，使得数控系统的程序和激光干涉仪的测量参数设置一致，完成预设置；
其特征在于，
在完成预设置后，测量机床的定位误差，生成误差补偿参数表；
测量激光干涉仪的发射光与相应传动丝杠中心轴线的距离，记录此数据为阿贝臂长；
外置补偿模块根据所述阿贝臂长计算出阿贝误差值，并将计算好所对应的阿贝误差值上传到数控系统中；
数控系统根据误差补偿参数表和阿贝误差值做叠加运算，生成补偿后的定位误差补偿值，并依据定位误差补偿值驱动伺服电机作进给运动，进行误差补偿。


2.根据权利要求1所述的基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，其特征在于，所述测量机床的定位误差为：
分别测量机床三个方向的定位误差，先对光然后测量，测量时选定环境温度为测量时外界实际温度，设定起点和终点的位置、采样次数、增量、运行次数、采样停留时间等参数然后开始测量，测量完成后自动保存测量数据，此数据包含机床的各个设置点的定位误差。


3.根据权利要求1所述的基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，其特征在于，所述阿贝误差值的计算公式为：



其中，Z表示工作台面到刀尖点的值，L0表示机床的传动丝杠的中心轴线到工作台面的距离，δx、δy分别表示工作台沿着X、Y轴移动产生的阿贝误差值，δz表示机床主轴箱沿着Z轴移动产生的阿贝误差值，εy(x)、εx(y)表示工作台分别沿着X、Y轴移动产生的俯仰角，εx(z)表示机床主轴箱沿着Z轴移动产生的俯仰角，Lz表示机床主轴箱在Z方向的阿贝臂长。


4.根据权利要求3所述的基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿方法，其特征在于，所述叠加运算的公式为：



其中，δx(x)、δy(y)表示工作台分别沿着X、Y轴移动产生的定位误差，δz(z)表示主轴箱沿着Z轴移动产生的定位误差，Ex(x)、Ey(y)、Ez(z)为考虑阿贝误差后的定位误差补偿值。


5.一种基于机床定位精度测量的阿贝误差补偿系统，包括预设置模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，杨锐，向华，李波，陈国华，
申请(专利权)人：湖北文理学院，襄阳职业技术学院，襄阳华中科技大学先进制造工程研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42