用于精密加工的误差传感补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种用于精密加工的误差传感补偿方法，包括如下步骤：S1:控制单元接收加工指令并输出第一控制命令控制执行部进行第一动作；S2:所述执行部动作过程中自输出传感变量并将所述传感变量反馈至所述控制单元；S3:控制单元输出第二控制命令控制执行部进行第二动作进而能够修正所述传感变量至设定范围；S4：若继续加工，系统返回到S2；若加工完成，控制单元控制执行部停止动作。本发明专利技术将影响加工精度的多种复杂因素最终通过刀具自传感自驱动实现刀尖与工件的力和/或位移调节，实现精确的误差补偿进而实现最终的加工精度，使复杂问题简单化，大大提高了加工精度。大大提高了加工精度。大大提高了加工精度。

【技术实现步骤摘要】
用于精密加工的误差传感补偿方法


[0001]本专利技术涉及机械加工
，具体地，涉及一种用于精密加工的误差传感补偿方法。

技术介绍

[0002]机械加工时机床带动刀具相对工件运动，进而完成工件表面加工。机械加工过程中去除量或添加量的多少即加工尺寸的确定性，与执行部(机床刀具、3D打印喷头空间位置进给位置)和被执行部(工件或3D打印工件)之间相对位移量或机床刀具进给量呈对应关系。各种加工机床无论是去除材料还是添加材料方式，均与执行部和被执行部相关。被执行部的加工制造尺寸精度和表面质量取决于执行部预备工作部相对位置和相对位置精度的实时稳定性和可控性。
[0003]机床加工精度不高存在诸多的影响因素，例如，丝杠制作的精度差导致驱动误差产生，运动传递误差，造成加工精度的不确定性，最终表现在刀具相对于工件的加工精度差；再例如机床由于温度的变化，因热胀冷缩最终导致刀具刀尖尺寸变化带来的影响，又例如，机床本身的振动，由于机体振动或局部的振动导致的加工精度的影响，加工过程中也是一个微振动的过程，也影响加工精度，成为干扰因素，刀尖使用过程中刀尖的磨损，表现在力上或加工尺寸上，除此之外，装配的问题也能够导致局部结构件应力造成变形，也会造成末端刀尖与工件间的加工误差，最终造成加工精度。
[0004]压电材料、磁致伸缩材料是两种典型的固态智能材料，其智能特性体现在压电材料的“力
‑
电”和磁致伸缩材料的“力
‑
磁”耦合可逆。具体表现为压电效应和逆压电效应，压电效应即对同一个压电材料体施加压力产生电信号，逆压电效应即施加电场产生形变。对同一个磁致伸缩材料具有焦耳效应，即施加磁场产生形变，也具有维拉里效应，即施加压力产生磁场。目前国内外智能材料驱动器设计中，基本以智能材料作为驱动体，采用一种智能材料进行设计，并且只驱动而无传感功能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于精密加工的误差传感补偿方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种用于精密加工的误差传感补偿方法，包括如下步骤：
[0007]S1:控制单元接收加工指令并输出第一控制命令控制执行部进行第一动作；
[0008]S2:所述执行部动作过程中自输出传感变量并将所述传感变量反馈至所述控制单元；
[0009]S3:控制单元输出第二控制命令控制执行部进行第二动作进而能够修正所述传感变量至设定范围；
[0010]S4：若继续加工，系统返回到S2；若加工完成，控制单元控制执行部停止动作。
[0011]优选地，所述传感变量由传感进给物理量引起，其中，所述传感进给物理量包括位
移、应变、力、振动、传递误差、温度、磨损、冲击、噪声中的任一种或任多种的组合。
[0012]优选地，所述加工指令包括执行部沿第一方向的进给量、沿第二方向的进给量和/或沿第三方向的进给量，其中，第一方向垂直于第二方向，第三方向垂直于第一方向和第二方向所在的平面。
[0013]优选地，所述传感变量的检测位置来自于所述执行部所具有的刀具的刀尖上。
[0014]优选地，所述刀具为依次串联有压电材料体、磁致伸缩材料体、电磁永磁材料体、形状记忆合金材料体、静电材料体、相变材料体中的任一种或任多种材料体的组合体，其中，包括同种材料体的多体组合体。
[0015]优选地，所述传感变量通过频率参量的变化获得。
[0016]优选地，所述执行部包括驱动器单元以及机床单元；
[0017]所述驱动器单元安装在机床单元上后的频率参量为f0，驱动器单元在与工件接触加工过程中驱动器单元的频率参量为f1；对在时刻t时f1相对于f0的变化量δft的对应传感进给物理量进行标定，或对进给过程中的δft进行实时在线辨识，进而获得驱动器单元在频率参量变化量为δft时对工件的精确进给量、进给负载的传感进给物理量。
[0018]优选地，所述传感变量反馈以及第二控制命令的输出在加工完成前持续进行。
[0019]优选地，所述刀具为自传感自伸缩的驱动刀具。
[0020]优选地，驱动刀具的数量为一个或多个。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0022]1、本专利技术将影响加工精度的多种复杂因素进行梳理总结，各种影响因素的组合最终表现在刀具的刀尖上，最终通过对刀具刀尖误差补偿实现最终的加工精度，在刀具上通过智能材料实现刀尖进给位移和/或力的感知进而实现精确的误差补偿实现高精度加工，通过进给补偿抵消掉误差，并实时感知和补偿，实现误差补偿的连续性，大大提高了加工精度。
[0023]2、本专利技术将智能材料进行设计并巧妙的应用的精密加工领域，实现刀尖的自传感自驱动，解决了长期以来机床加工难以解决的技术问题，实现了精密加工，精确进给。
[0024]3、本专利技术中的补偿方法能够通过物理标定建模、数学分析建模等多种方法实现净进给量的精确进给，将复杂的问题简单化，解决了机床精密加工的大问题。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术中方法步骤图示意图；
[0027]图2机床加工工件的结构示意图；
[0028]图3为图2中A部位的结构示意图；
[0029]图4为展示刀具端部切削进给位移的结构示意图；
[0030]图5为展示刀具切削进给力的结构示意图；
[0031]图6为展示刀具端部叠加振动的结构示意图；
[0032]图7为展示刀具端部叠加机床系统传动误差的结构示意图；
[0033]图8为展示刀具端部叠加机床结构应变进给的结构示意图；
[0034]图9为展示刀具端部叠加机床温度应力应变进给的结构示意图；
[0035]图10为驱动器单元的结构示意图；
[0036]图11为驱动器单元的结构示意图，其中，展示了刀具和工件；
[0037]图12为机床用磁致伸缩驱动器/刀具进给装置中磁致伸缩材料体的弹性模量随着工作磁场状态和应力水平变化示意图；
[0038]图13为驱动器力学模型；
[0039]图14为驱动器等效力学模型。
[0040]巨磁致伸缩棒1
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大电磁线圈6
[0041]压电堆块2
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刀尖101
[0042]碟簧3
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工件102
[0043]输出杆4
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机床103
[0044]小电磁线圈5
具体实施方式
[0045]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于精密加工的误差传感补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:控制单元接收加工指令并输出第一控制命令控制执行部进行第一动作；S2:所述执行部动作过程中自输出传感变量并将所述传感变量反馈至所述控制单元；S3:控制单元输出第二控制命令控制执行部进行第二动作进而能够修正所述传感变量至设定范围；S4：若继续加工，系统返回到S2；若加工完成，控制单元控制执行部停止动作。2.根据权利要求1所述的用于精密加工的误差传感补偿方法，其特征在于，所述传感变量由传感进给物理量引起，其中，所述传感进给物理量包括位移、应变、力、振动、传递误差、温度、磨损、冲击、噪声中的任一种或任多种的组合。3.根据权利要求1所述的用于精密加工的误差传感补偿方法，其特征在于，所述加工指令包括执行部沿第一方向的进给量、沿第二方向的进给量和/或沿第三方向的进给量，其中，第一方向垂直于第二方向，第三方向垂直于第一方向和第二方向所在的平面。4.根据权利要求1所述的用于精密加工的误差传感补偿方法，其特征在于，所述传感变量的检测位置来自于所述执行部所具有的刀具的刀尖(101)上。5.根据权利要求4所述的用于精密加工的误差传感补偿方法，其特征在于，所述刀具为依次串联有压电材料体...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，
申请(专利权)人：南京伶机宜动驱动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：