一种机床整机热误差建模方法技术

本发明专利技术公开一种机床整机热误差建模方法，包括如下步骤：对机床实施热温升实验；通过所述机床刀尖点热误差的特性，建立机床刀尖点在空间上X、Y、Z三个方向的误差随温度变化关系函数式，即为所述机床刀尖点热误差模型；通过机床工作台上所述基准点随温度变化特性，以此特性建立工作台工件随温度变化关系函数式，得到工作台上工件点热误差模型；将所述机床刀尖点误差模型、所述工作台上工件点热误差模型进行X、Y、Z三个方向的叠代消除，形成三个方向的综合误差模型；本热误差模型合理、准确性高，有利于掌握误差随温度变化的规律，以调节机床，使机床达到更好的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种机床整机热误差建模方法
本专利技术涉及到机床热误差测试
，具体涉及到一种机床整机热误差建模方法。
技术介绍
热变形引起的整机误差占比较大，热误差将近占到了机床总误差的40％-70％，甚至在一些高精密仪器中达到了70％以上，说明热误差已经成为现代高精密数控机床加工误差的主要来源。对于一个三轴XYZ型立式机床来说，运用有限元的分析方法就可以仿真出机床各个部位的稳定温度和瞬时温度，但是由于建模水平、接触条件、边界条件和网格划分等参数设置对有限元的求解结果影响较大，所以可以采用红外热成像仪来掌握机床的热温度分布规律，在发热量大的部位布置温度传感器，从而收集温度实时数据。如中国专利技术专利(公告号：CN108334028B)“一种机床一维最佳温度测点的确定方法”公开了在机床主轴热误差建模时，只需要在一个布局点布置一个温度传感器，用该温度点建立的误差补偿模型，应用方便，在保持精度的同时大大减少了在主轴上温度传感器的布置工作。针对热因素对数控机床的影响，国内外专家学者建立起了各种误差补偿模型，清华大学赵大泉教授提出了主轴热误差自组织补偿法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述热误差建模方法包括如下步骤：/n步骤一：对机床实施热温升实验，通过红外热成像仪扫描整个所述机床，掌握所述机床的热温度分布规律，对所述机床发热量大的区域布置温度传感器，作为所述机床的温度测试点，用以收集温度实时数据；/n步骤二：机床刀尖点热误差测试及机床刀尖点热误差模型；以所述机床的刀尖点作为基准，借助位移传感器建立刀尖点在空间位置的坐标，并通过第一测量机构动态监测刀尖点随温度变化偏差，得到刀尖点随温度变化特性；通过所述机床刀尖点热误差的特性，建立机床刀尖点在空间上X、Y、Z三个方向的误差随温度变化关系函数式，即为所述机床刀尖点热误差模型；/n步骤...

【技术特征摘要】
1.一种机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述热误差建模方法包括如下步骤：
步骤一：对机床实施热温升实验，通过红外热成像仪扫描整个所述机床，掌握所述机床的热温度分布规律，对所述机床发热量大的区域布置温度传感器，作为所述机床的温度测试点，用以收集温度实时数据；
步骤二：机床刀尖点热误差测试及机床刀尖点热误差模型；以所述机床的刀尖点作为基准，借助位移传感器建立刀尖点在空间位置的坐标，并通过第一测量机构动态监测刀尖点随温度变化偏差，得到刀尖点随温度变化特性；通过所述机床刀尖点热误差的特性，建立机床刀尖点在空间上X、Y、Z三个方向的误差随温度变化关系函数式，即为所述机床刀尖点热误差模型；
步骤三：机床工作台热误差测试，以机床工作台上的工件为基准，选取所述工件上的某一位置为基准点，借助位移传感器建立所述基准点在空间上的位置坐标，通过第二测量机构动态监测所述工件上所述基准点位置随着温度变化的偏差，得到机床工作台上所述基准点随温度变化特性，以此特性建立工作台工件随温度变化关系函数式，得到工作台上工件点热误差模型；
步骤四：将所述机床刀尖点误差模型、所述工作台上工件点热误差模型进行X、Y、Z三个方向的叠代消除，形成三个方向的综合误差模型。


2.根据权利要求1所述的机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述第一测量机构包括设置在所述机床的主轴上的两个温度传感器，记为a、b，分别动态监测刀尖空间位置随温度Ta，Tb变化偏差，得到X轴上的偏差和温度的函数关系Δx＝f(Ta，Tb)，通过一系列的测量点线性拟合出Δx＝a1Ta+a2Tb+c的关系式，并通过计算得到刀尖点在X轴的热误差偏差PX(t)；同理分别拟合出Y轴Δy和Z轴Δz的关系式，及Y轴、Z轴的偏差PY(t)、PZ(t)；故而建立所述机床刀尖点热误差模型

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国华，刘敦奇，张林，向华，赵殿章，童光庆，李波，陈运星，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42