本发明专利技术提供一种数控机床的温度补偿方法、系统及可读存储介质，温度补偿方法包括：从多个温度检测点中获取关键温度检测点，并根据各关键温度检测点得到温度补偿模型；获取设定数据系统坐标值、检验棒的初始位置，以及各关键温度检测点的初始温度值；在对试件的加工时长达到设定时长时，将机床刀具替换为检验棒，然后进行温度检测；根据所述检验棒的初始位置和当前位置得到热误差，并根据该热误差判断上述温度补偿模型是否失效；如果不失效则获取得到温度补偿值；如果失效，则对各关键温度检测点进行多次温度检测以对温度补偿模型进行修正。本发明专利技术所提供的技术方案，能够解决现有技术中数控机床的温度补偿方法影响机床加工效率的问题。问题。问题。
【技术实现步骤摘要】
数控机床的温度补偿方法、系统及介质
[0001]本专利技术涉及数控机床热误差模型的修正的
，特别是涉及一种数控机床的温度补偿方法、系统及介质。
技术介绍
[0002]数控机床热误差指机床加工过程中，因机械机构热变形引起的刀具偏移，热误差可占机床总误差的40～70％，是一个主要误差源。目前，消除数控机床热误差的方法是利用数控系统控制刀具反向偏移和热误差等量的值，对热误差进行有效控制，以实现对数控机床的热补偿。但在机床加工过程中，无法对高速旋转的刀具进行直接热误差测量，因此只能建立机床温度和热误差之间的数学模型，通过所检测到的温度对热误差进行预测，其中上述补偿模型称为热补偿模型。
[0003]热误差源于机床各结构部件的热变形传递、累加到主轴刀具位置所致，由于机床结构复杂，难以对每个结构部件进行准确的热变形建模，因此需要从机床整体角度，采用基于数据驱动的“黑箱法”进行建模。此方法在机床处于未加工的空转状态时，将刀具替换成检验棒，并采取技术手段对机床热误差进行测量，同时对机床温度进行同步测量，然后根据测量数据进行热误差的建模。目前相关的研究集中于建模算法，包括神经网络、多元回归和支持向量机等均为常用的建模算法。
[0004]上述方法均采用一种离线的建模方法，但也均忽略了一个问题，热误差是多种机械结构热变形的综合作用所致。由于难以明晰每个结构部件的热变形特性，因此无法获知机床运行时的各种内、外部因素对热误差的影响特性，比如环境温度变化，机床自身的时效稳定性以及加工参数的变化等。因此，离线建模方法仅采用短期内的一次测量数据，当机床热误差特性变化超出了建模数据的涵盖范畴，模型必然会失效，并且此问题不是研究建模算法能够解决的，因为再优越的算法，也无法对测量数据不包含的热误差特性进行建模。
[0005]国内也有相关的研究提出了一种自适应的模型修正技术，此技术通过对机床各种运行参数下的热误差特性进行综合建模，然后实时监控机床运行参数，并调整模型。但这种建模方法依赖于机床更多的观测数据，导致一次建模的成本和难度大幅提升，机床型号众多，即便对于同一种型号，也会因为装配时的工艺差异导致热变形特性有所不同，所以不同机床的热补偿模型无法保证通用性，进而此技术难以应对大规模的装配需求。此外，在未明晰机床热变形特性时效稳定性的前提下，无法判定建模数据是否完备，能够长期使用。
[0006]热误差补偿模型的在线修正技术是目前能够解决热误差补偿模型的可行方法。目前，瑞士已经展开了此技术的初步研究，但也面临很多未解决的关键问题：
[0007]1)在热误差的在线检测技术中，目前采用的方式为测量测量，此技术需要在测量时，将机床刀具替换为一个在线检测测头，需要分多次触碰才能完成多向热误差测量，导致测量时耗费大量的时间，影响加工效率。
[0008]2)热误差补偿模型的修正算法中的小样本数据问题。在线修正需要补充新的热误差测量数据，此过程需要快速完成，因为热误差在线测量时机床需要停止加工，过多的测量
数据补充会导致机床频繁停机，非常影响加工效率。
[0009]综上所述可知，现有技术中数控机床的温度补偿方法，存在影响机床加工效率的问题。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的在于提供一种数控机床的温度补偿方法、系统及可读存储介质，以至少解决上述现有技术中数控机床的温度补偿方法，存在影响机床加工效率的问题。
[0011]具体地，为至少解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0012]一种数控机床的温度补偿方法，其中所述数控机床设有多个温度检测点，包括：
[0013]根据所述各温度检测点之间的相关性，从所述多个温度检测点中获取关键温度检测点，并根据各关键温度检测点得到如下温度补偿模型：
[0014][0015]其中E
Z
为温度补偿值，Ω为关键温度检测点的数量，k
ω
为第ω个关键温度检测点的模型系数，为第ω个关键温度检测点的温升值；
[0016]获取设定数据系统坐标值、检验棒的初始位置，以及各关键温度检测点的初始温度值；
[0017]在对试件的加工时长达到设定时长时，将机床刀具替换为检验棒，然后进行温度检测，所述温度检测包括：控制检验棒移动到设定数据系统坐标值处，得到检验棒的当前位置和各关键温度检测点的当前温度值；
[0018]根据所述检验棒的初始位置和当前位置得到热误差，并根据该热误差判断上述温度补偿模型是否失效；
[0019]如果不失效，则获取各关键温度检测点的当前温度值和初始温度值得到各关键温度检测点的温升值，并将各关键温度检测点的温升值带入上述温度补偿模型，得到温度补偿值
[0020]如果失效，则对各关键温度检测点进行多次所述温度检测，并根据检测结果对温度补偿模型进行修正。
[0021]根据本专利技术的一个实施例，所述检测结果对温度补偿模型进行修正，包括：
[0022]根据所述检测结果，得到各次温度检测的升温至，以及各次温度检测时各温度检测点的温升值；
[0023]将各次温度检测的升温至，以及各次温度检测时各温度检测点的温升值输入如下公式中，以得到修正后的各关键温度检测点的模型系数：
[0024][0025]其中，为第ω个关键温度检测点的温升值，ΔE
tn
为第n次温度检测时的热误差，为修正后的第ω个关键温度检测点的模型系数；
[0026]根据修正后的各关键温度检测点的模型系数，得到修正后的温度补偿模型。
[0027]根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述各温度检测点之间的相关性，从所述多个温度检测点中获取关键温度检测点，包括：
[0028]当对试件的加工时长达到设定时长，将机床刀具替换为检验棒，然后进行多次所述温度检测，得到检验棒的多个当前位置和各温度检测点的多个当前温度值；
[0029]根据各次温度检测时得到的检验棒的当前位置和检验棒的初始位置，得到各次温度检测的热误差；
[0030]根据各次温度检测时得到的各温度检测点的当前温度值和各温度检测点的初始温度值，得到各次温度检测时各温度检测点的温升值。
[0031]根据各次温度检测时的热误差和各温度检测点的温升值，得到各温度检测点之间的相关性，并根据该相关性从各温度检测点中得到关键温度检测点。
[0032]根据本专利技术的一个实施例，还包括：
[0033]在得到检验棒的多个当前位置和各温度检测点的多个当前温度值后；
[0034]如果所述检验棒的多个当前位置满足第一设定条件，且各温度检测点的多个当前温度满足第二设定条件，则保留所得到的检验棒的多个当前位置和各温度检测点的多个当前温度值；
[0035]否则，重新进行多次所述温度检测。
[0036]根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述各温度检测点之间的相关性，从所述多个温度检测点中获取关键温度检测点，包括：
[0037]根据上述多次温度检测时的热误差和各温度检测点的温升值，计算各本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数控机床的温度补偿方法，其中所述数控机床设有多个温度检测点，其特征在于，包括：根据所述各温度检测点之间的相关性，从所述多个温度检测点中获取关键温度检测点，并根据各关键温度检测点得到如下温度补偿模型：其中E
Z
为温度补偿值，Ω为关键温度检测点的数量，k
ω
为第ω个关键温度检测点的模型系数，为第ω个关键温度检测点的温升值；获取设定数据系统坐标值、检验棒的初始位置，以及各关键温度检测点的初始温度值；在对试件的加工时长达到设定时长时，将机床刀具替换为检验棒，然后进行温度检测，所述温度检测包括：控制检验棒移动到设定数据系统坐标值处，得到检验棒的当前位置和各关键温度检测点的当前温度值；根据所述检验棒的初始位置和当前位置得到热误差，并根据该热误差判断上述温度补偿模型是否失效；如果不失效，则获取各关键温度检测点的当前温度值和初始温度值得到各关键温度检测点的温升值，并将各关键温度检测点的温升值带入上述温度补偿模型，得到温度补偿值；如果失效，则对各关键温度检测点进行多次所述温度检测，并根据检测结果对温度补偿模型进行修正。2.根据权利要求1所述的数控机床的温度补偿方法，其特征在于，所述检测结果对温度补偿模型进行修正，包括：根据所述检测结果，得到各次温度检测的升温至，以及各次温度检测时各温度检测点的温升值；将各次温度检测的升温至，以及各次温度检测时各温度检测点的温升值输入如下公式中，以得到修正后的各关键温度检测点的模型系数：其中，为第ω个关键温度检测点的温升值，ΔE
tn
为第n次温度检测时的热误差，为修正后的第ω个关键温度检测点的模型系数；根据修正后的各关键温度检测点的模型系数，得到修正后的温度补偿模型。
3.根据权利要求1所述的数控机床的温度补偿方法，其特征在于，所述根据所述各温度检测点之间的相关性，从所述多个温度检测点中获取关键温度检测点，包括：当对试件的加工时长达到设定时长，将机床刀具替换为检验棒，然后进行多次所述温度检测，得到检验棒的多个当前位置和各温度检测点的多个当前温度值；根据各次温度检测时得到的检验棒的当前位置和检验棒的初始位置，得到各次温度检测的热误差；根据各次温度检测时得到的各温度检测点的当前温度值和各温度检测点的初始温度值，得到各次温度检测时各温度检测点的温升值。根据各次温度检测时的热误差和各温度检测点的温升值，得到各温度检测点之间的相关性，并根据该相关性从各温度检测点中得到关键温度检测点。4.根据权利要求3所述的数控机床的温度补偿方法，其特征在于，还包括：在得到检验棒的多个当前位置和各温度检测点的多个当前温度值后；如果所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，侯银龙，李龙，张立银，王景凡，毛斌，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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