一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法及其系统技术方案

本发明专利技术属于数控机床技术领域。涉及一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法及其系统，通过在滚齿机的床身、滚刀箱上设置温度传感器，用于获取床身及滚刀箱的温度；所述温度传感器通过模数转换器与数控系统连接，所述数控系统根据温度传感器信号控制滚齿机的位移；通过数控系统设置床身的初始温度Rx0，滚刀箱的初始温度Ry0；温度传感器采集床身的实际温度Rex与滚刀箱的实际温度Rey，并发送给模数转换器进行转换，数控系统同时读取此时X、Y轴的指令位置值，以机床零点为补偿参考点，计算X、Y轴的热误差补偿值。本发明专利技术通过在滚齿机的床身、滚刀箱上设置温度传感器，简化补偿计算方法，补偿精度高，提高了机床的稳定性和蜗轮加工的质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法及其系统


[0001]本专利技术属于数控机床
，涉及一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法及其系统。

技术介绍

[0002]目前机械加工业普遍使用的数控机床虽然比传统的机床在精度上有很大的提高，但与其设计值仍有一定偏差，影响数控机床加工精度的因素有X、Y、Z三轴进给系统的定位误差和由各种热源引起的热变形误差，前者主要由丝杠、轴承、安装零件等的制造误差以及装配误差引起，但是，X、Y、Z三轴进给系统的定位误差可以采用全闭环控制，通过光栅尺反馈运动部件真实的位移，由数控系统进行补偿，排除进给系统由于上述原因造成的定位误差；后者是由于各种内部热源和外部热源的作用，各部件温度不断变化，同时由于热源强度、分布情况和各部件本身的热学参数不同，形成非均匀温度场产生不同程度的热变形，破坏了部件之间原有的相对位置，使精度降低，其中外部热源包括环境温度的变化和各种辐射源，由于它对机床温度场的影响较均匀，对加工精度的影响较小；内部热源包括机床运行中各运动副产生的摩擦热，如主传动系统的主轴轴承副、齿轮副、导轨副、进给丝杠、液压系统等处均承受较大负荷，产生大量的摩擦热，该摩擦热作用于机床的局部区域，造成机床的温度场分布不均匀，同时由于机床各部件，如主轴箱、主轴和主轴上的其它部件材料的线膨胀系数不一样，导致各部件的热膨胀量不一样，各部件之间相互限制和约束，从而产生不均匀的热变形，不可避免的影响到主轴上物体运行轨迹的精确性，最终造成加工工件的尺寸误差，因此内部热源导致的温升虽小，却是机床热变形的主要原因，据调查在精密加工中，内部热源引起的热变形加工误差，占总加工误差的40％～70％，且该热变形误差的规律性不明显。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于解决机床热变形误差，提高加工精度，提出一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法及其系统。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿系统，包括数控系统、模数转换器、温度传感器，所述温度传感器至少有2个，分别设于滚齿机的床身、滚刀箱上，用于获取床身及滚刀箱的温度；所述温度传感器通过模数转换器与数控系统连接，所述数控系统根据温度传感器信号控制滚齿机的位移。
[0006]进一步，所述蜗轮滚齿机的床身X轴丝杆上设有温度传感器；所述蜗轮滚齿机刀架主轴上也设有温度传感器。
[0007]一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法，采用上述蜗轮滚齿机热变形位移自动补偿系统；通过数控系统设置床身的初始温度Rx0，滚刀箱的初始温度Ry0；温度传感器采集床身的实际温度Rex与滚刀箱的实际温度Rey，并发送给模数转换器进行转换，数控系统同
时读取此时X、Y轴的指令位置值，以机床零点为补偿参考点，计算X、Y轴的热误差补偿值，并对位移进行补偿，计算公式如下：
[0008]X轴的热误差补充值计算公式为：Sx＝(Rex
‑
Rx0)
×
k
x1
+(Px
‑
Px0)
×
k
x2
；
[0009]Y轴的热误差补充值计算公式为：Sy＝(Rey
‑
Ry0)
×
k
y1
+(Py
‑
Py0)
×
k
y2
；
[0010]其中，
[0011]Sx：在温度为Rex，位置为Px时的X轴热误差补偿值；
[0012]Rx0：床身的初始温度；
[0013]Rex：床身的实际温度；
[0014]Px：X轴的实际位置；
[0015]Px0：X轴的补偿参考点；
[0016]Sy：在温度为Rey，位置为Py时的Y轴热误差补偿值；
[0017]Ry0：床身的初始温度；
[0018]Rey：床身的实际温度；
[0019]Py：Y轴的实际位置；
[0020]Py0：Y轴的补偿参考点；
[0021]k
x1
、k
x2
、k
y1
、k
y2
均为补偿系数。
[0022]进一步，补偿系数k
x1
、k
x2
、k
y1
、k
y2
的取值随温度上升幅度增加了增大；k
x1
的取值范围为0.02～0.05，k
x2
的取值范围为0.002～0.005；k
y1
的取值范围为0.01～0.03，k
y2
的取值范围为0.001～0.002。
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在滚齿机的床身、滚刀箱上设置温度传感器，并简化热变形位移补偿公式，简化了补偿计算过程，通过位移补偿避免了因机床发热以及几何位置误差导致的加工误差，补偿精度高，提高了机床的稳定性和蜗轮加工的质量。
[0024]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0026]图1为本专利技术中热变形自动位移补偿系统示意图；
[0027]图2为本专利技术中热变形自动位移补偿方法的流程图。
[0028]附图标记：1
‑
床身；2
‑
滚刀箱；3
‑
第一温度传感器；4
‑
第二温度传感器。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示
意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0031]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿系统，其特征在于：包括数控系统、模数转换器、温度传感器，所述温度传感器至少有2个，分别设于滚齿机的床身、滚刀箱上，用于获取床身及滚刀箱的温度；所述温度传感器通过模数转换器与数控系统连接，所述数控系统根据温度传感器信号控制滚齿机的位移。2.根据权利要求1所述的蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿系统，其特征在于：所述蜗轮滚齿机床身的X轴丝杆上设有温度传感器；所述蜗轮滚齿机刀架主轴上也设有温度传感器。3.一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的蜗轮滚齿机热变形位移自动补偿系统；通过数控系统设置床身的初始温度Rx0，滚刀箱的初始温度Ry0；温度传感器采集床身的实际温度Rex与滚刀箱的实际温度Rey，并发送给模数转换器进行转换，数控系统同时读取此时X、Y轴的指令位置值，以机床零点为补偿参考点，计算X、Y轴的热误差补偿值，并对位移进行补偿，计算公式如下：X轴的热误差补充值计算公式为：Sx＝(Rex
‑
Rx0)
×
k
x1
+(Px
‑
Px0)
×
k
x2
；Y轴的热误差补充值计算公式为：Sy＝(Rey
‑
Ry0)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，杨灿辉，刘德永，曾令万，
申请(专利权)人：重庆机床集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：