【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数控机床，具体涉及数控机床整机热误差在机建模补偿方法。
技术介绍
1、机床热误差是机床在加工过程中由热变形引起的误差，占总误差的40％～70％，是影响机床加工精度与稳定性的关键因素。
2、目前，最为广泛有效减小机床热误差的方法为误差补偿法，即通过建立热误差预测模型，人为制造反向误差，以尽可能减小机床热变形对加工精度的影响。尽管误差补偿法能有效减小机床热变形对加工精度的影响，但仍存在以下问题：误差补偿法需要针对不同型号机床，需要建立不同的热误差模型，甚至对同一型号，同一批次生产的机床，由于其制造精度与装配状态不同，其热特性也存在差异，使热误差模型几乎没有通用性；大多需要通过外挂误差补偿系统计算补偿值，并将补偿值发送给数控系统从而实现补偿，实施过程较为复杂，针对不同数控系统不具有通用性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供数控机床整机热误差在机建模补偿方法，具有操作简单、适用性强的特点。
2、本专利技术所采用的技术方案是，数控机床整机热误差在机建模补偿方法，具体按以下步骤实施：
3、步骤1、设立在机测量基准块，标记基准块测点信息；
4、步骤2、机床冷机状态下，在机测量基准块初始位置坐标；
5、步骤3、测量机床加工过程中基准块的偏移量，建立整机热误差模型，数控系统实时读取机床轴位置信息，代入热误差模型，计算得到各轴补偿值，将补偿值实时传递给数控系统热误差补偿接口，进行热误差实时补偿。
6、本专利技
7、步骤1具体为：以数控机床的机床坐标系为准，在机床工作台对角线两端分别安装基准块，基准块与机床工作台固连，每个基准块均具有三个测面，三个测面分别与机床坐标系的坐标轴垂直，且三个测面正交，在基准块各测面靠近正交点的位置分别标记一个测点。
8、机床工作台同一对角线两端的两个基准块正交点的高度差为150mm～200mm。
9、步骤2具体为：在机床冷机状态下，通过在机测量技术，利用数控测头测量各测点在与测点所在测面垂直的坐标轴方向上的位置，各基准块三个测点的位置形成该基准块的初始位置坐标，并记录在数控系统中。
10、步骤3具体为：
11、步骤3.1、启动机床，机床加工设定时间后；
12、步骤3.2、数控机床换刀为数控测头，通过在机测量技术利用数控测头测量各测点在机床坐标系中的位置信息，得到各基准块的当前位置坐标，利用基准块的偏移量建立机床当前热状态下的热误差模型；机床继续加工，数控系统实时读取机床坐标轴的当前位置信息，代入热误差模型，计算得到各坐标轴补偿值，并将补偿值实时传递给数控系统热误差补偿接口，进行热误差实时补偿；
13、步骤3.3、当满足热误差模型更新条件时，重复步骤3.2，进行热误差模型更新以及热误差实时补偿，直至加工结束。
14、步骤3.2中，热误差模型计算表达式如下：
15、
16、其中，(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)分别为冷机状态下的基准块在机床坐标系中的初始位置坐标；(x1′,y1′,z1′)和(x2′,y2′,z2′)分别表示基准块在机床坐标系中的当前位置信息，分别为热误差建模后x轴、y轴、z轴的补偿值(mm)；px、py、pz分别为x轴、y轴、z轴的当前位置坐标(mm)。
17、步骤3.3中，热误差模型更新条件为
18、tt≥ct (2)
19、式中，tt为距上一次更新模型的时间间隔(min)；ct为模型最大更新周期。
20、ct＝10min～20min。
21、本专利技术的有益效果为：
22、1)本专利技术的数控机床整机热误差在机建模补偿方法，无需针对不同机床进行热特性实验，建模周期段，成本低，并且对各种机床均具有普适性；
23、2)利用在机测量技术，在机床工作过程中直接测量机床热误差，建立补偿模型并实时补偿，解决了现有热误差补偿方法中模型通用性差、鲁棒性弱的问题；
24、3)理论模型简单，便于操作，可以直接通过数控系统实现，无需挂载外部模块，提高了误差补偿法实施的简易性与安全性；
25、4)与市场上主流数控系统均有较好的兼容性，如siemens 828d、siemens 840d、rexroth mtx等，部署简单，便于企业应用。
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1.数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，所述步骤1具体为：以数控机床(5)的机床坐标系为准，在机床床身、卡具或机床工作台(2)对角线两端分别安装基准块，基准块与机床工作台(2)固连，每个基准块均具有三个测面，三个测面分别与机床坐标系的坐标轴垂直，且三个测面正交，在基准块各测面靠近正交点的位置分别标记一个测点。
3.根据权利要求2所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，机床工作台(2)同一对角线两端的两个所述基准块正交点的高度差为150mm～200mm。
4.根据权利要求1所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，所述步骤2具体为：在机床冷机状态下，通过在机测量技术，利用数控测头(4)测量各测点在与测点所在测面垂直的坐标轴方向上的位置，各基准块三个测点的位置形成该基准块的初始位置坐标，并记录在数控系统中。
5.根据权利要求1所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
6.
7.根据权利要求6所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，步骤3.3中，所述热误差模型更新条件为：
8.根据权利要求7所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，所述CT＝10min～20min。
...【技术特征摘要】
1.数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，所述步骤1具体为：以数控机床(5)的机床坐标系为准，在机床床身、卡具或机床工作台(2)对角线两端分别安装基准块，基准块与机床工作台(2)固连，每个基准块均具有三个测面，三个测面分别与机床坐标系的坐标轴垂直，且三个测面正交，在基准块各测面靠近正交点的位置分别标记一个测点。
3.根据权利要求2所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征在于，机床工作台(2)同一对角线两端的两个所述基准块正交点的高度差为150mm～200mm。
4.根据权利要求1所述数控机床整机热误差在机建模补偿方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，李文强，李艳，刘奔，王楠，刘耀，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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