【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机床加工，特别涉及一种提高机床加工精度的方法及系统。
技术介绍
1、数控机床的误差主要来源是几何误差、热误差和其他误差，热误差占机床总误差的40％～70％，因此减少热误差可以有效的提高机床加工精度。减少机床热误差的方法有：热误差预防法和热误差补偿法。相对于热误差预防法，热误差补偿法更具有经济性与普适性。
2、对于具体的机床部件而言，机床主轴和机床刀具的热误差对于加工精度具有重大影响，所以补偿主轴和刀具的热误差能够利于提高机床加工精度。
3、基于视觉检测与图像处理的方法已经被应用在机床热补偿方法中，例如专利cn113857936b公开的一种基于视觉检测的机床立柱热补偿方法、系统和机床。且对于主轴而言，在工作过程中也容易获取其图像，所以采用此类方法进行主轴的热误差分析具备可行性，但工作过程中，主轴尺寸的变化情况往往难以之间获取，这给此类方法在主轴热误差分析中的应用带来了障碍。
4、对于刀具而言，机床加工控制中，通常会将刀具刀尖假想为一个点，加工时根据刀具实际尺寸，自动改变刀具刀位点(通常将刀尖作为刀位点)位置，刀尖作为基准位置来对刀具的运动进行控制加工过程中，刀具的刀尖位置的偏移会影响加工精度。由于加工过程中，通常会存在切屑、冷却液等，刀具的图像不易获取，所以在此种情况下，视觉检测与图像处理的方法不适宜应用于刀具的热误差分析。通过温度来预测刀具的热误差具备可行性，具体而言，温度的变化会使刀具产生尺寸的变化，刀具在各温度下，相对于标准温度的尺寸变化即可作为其热误差，在理论上，对于给定的
5、专利cn110705180a一种具有外部输入的非线性自回归神经网络机床热误差建模方法，其采用具有外部输入的非线性自回归神经网络模型来够克服温度-热误差的滞回特性，取得了一定的效果，但其需要进行相对信息熵的计算，且整体方法较复杂。另外，其主要针对机床主轴热误差进行预测，主轴热误差的来源主要是热传导，其温度较低、温度的变化也较缓慢，而刀具的温度高、变化更加剧烈、工作环境更复杂，所以刀具热误差的预测难度更大，该专利的方法难以满足刀具热误差预测及补偿的需求。
6、综上所述，现有技术中对于主轴和刀具的热误差分析计算还存在不足，现在有必要对现有技术进行改进，以通过更可靠的方案分析主轴和刀具的热误差来提高机床的加工精度。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提高机床加工精度的方法及系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种提高机床加工精度的方法，包括：
3、s1、预先在机床的主轴上设置形变标志图形，该形变标志图形能够在以主轴为背景的图像中被检测到，该形变标志图形的尺寸记为cb；
4、s2、在机床加工过程中，从侧面采集主轴的侧视图像pz，并获取pz中的形变标志图形的图像pb，计算形变标志图形的实际尺寸cbs；
5、s3、根据已知的形变标志图形的标准尺寸cbb计算得到形变标志图形的形变比例k，在判定形变比例k的值可信后，根据形变比例k计算主轴的实际尺寸czs，再根据主轴的标准尺寸czb计算主轴的热形变量δz，将热形变量δz作为热补偿值对主轴进行偏移补偿；
6、其中，形变标志图形的标准尺寸cbb和主轴的标准尺寸czb为标准温度下测量得到的尺寸，均为已知量；
7、其中，czs和δz通过以下公式计算得到：
8、
9、δz＝czs-czb。
10、优选的是，所述形变标志图形包括沿主轴的轴向以已知距离间隔设置在主轴表面的两个标志圆以及连接在两个标志圆之间的四条标志直线；
11、两个标志圆的圆心均与主轴的轴线重合，四条标志直线均匀间隔布置，且均与主轴平行，使得任意一幅侧视图像pz中均至少包含两条标志直线。
12、优选的是，所述形变标志图形的尺寸cb包括主参考尺寸cb1和校准尺寸cb2，主参考尺寸cb1为两个标志圆之间的间距，也即标志直线的长度；校准尺寸cb2为相邻两条标志直线之间的间距；
13、形变比例k包括主参考比例k1和校准比例k2，k1＝cbs1/cbb1，k2＝cbs2/cbb2；其中，cbs1和cbs2分别为实际采集的形变标志图形的主参考尺寸和校准尺寸；cbb1和cbb2分别为形变标志图形的标准尺寸cbb中的主参考尺寸和校准尺寸；
14、步骤s3中对形变比例k的值是否可信的判定方法为：
15、当时，判定当前的形变比例k的值可信，并采用形变比例k进行热形变量δz的计算；否则判定当前的形变比例k的值不可信，重新采集主轴的侧视图像pz，并计算形变比例k；
16、其中，ε为预先设定的判定阈值，0.1％≤ε≤5％。
17、在优选的实施例中，若连续超过多次(如5次)判定形变比例k的值不可信，则停机，并对形变标志图形进行重新绘制。
18、优选的是，步骤s2中，采集得到主轴的侧视图像pz后，先进行灰度处理，然后从灰度图像中提取出形变标志图形的图像pb，最后根据该图像pb计算出形变标志图形的实际尺寸cbs。
19、优选的是，该方法还包括步骤s4、在机床加工过程中对刀具的热误差值进行偏移补偿，具体为：
20、s4-1、在机床加工过程中，实时对机床刀具上的若干个采集区进行温度采集，计算每个采集区的平均温度，然后计算出刀具的加权均值温度tv；
21、s4-2、通过加权均值温度tv预测得到刀具的热误差值；
22、s4-3、根据刀具的热误差值对刀具的刀尖位置进行偏移补偿。
23、优选的是，步骤s4-1具体为：
24、将刀具的外轮廓面划分为m个采集区，每个采集区内至少设置1个温度采集点，通过非接触方式对每个温度采集点的温度值进行检测，将每个采集区内的所有温度采集点检测的温度值进行平均，作为该采集区的平均温度；
25、记任意一个采集区r的平均温度为tr、面积为sr，r＝1,2,...,m，刀具的加权均值温度tv通过下式计算得到：
26、
27、优选的是，步骤s4-2中，通过热误差预测模型利用加权均值温度tv预测得到刀具的热误差值，所述热误差预测模型包括温变区间判别子模型和热误差判别子模型，所述刀具温度随时间变化曲线的整个温变区间wt被分类为升温区间wt1、恒温区间wt2和降温区间wt3，所述温变区间判别子模型用于判断当前加权均值温度所处的温变区间；
28、所述热误差判别子模型根据当前加权均值温度tv的具体值以及温变区间判别子模型的判本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高机床加工精度的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，所述形变标志图形包括沿主轴的轴向以已知距离间隔设置在主轴表面的两个标志圆以及连接在两个标志圆之间的四条标志直线；
3.根据权利要求2所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，所述形变标志图形的尺寸CB包括主参考尺寸CB1和校准尺寸CB2，主参考尺寸CB1为两个标志圆之间的间距，也即标志直线的长度；校准尺寸CB2为相邻两条标志直线之间的间距；
4.根据权利要求1所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，步骤S2中，采集得到主轴的侧视图像PZ后，先进行灰度处理，然后从灰度图像中提取出形变标志图形的图像Pb，最后根据该图像Pb计算出形变标志图形的实际尺寸CBS。
5.根据权利要求1所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，该方法还包括步骤S4、在机床加工过程中对刀具的热误差值进行偏移补偿，具体为：
6.根据权利要求5所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，步骤S4-1具体为：
7.根据权利要求6所述的提
8.根据权利要求7所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，所述温变区间判别子模型对温变区间的判定方法为：
9.根据权利要求7所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，所述热误差判别子模型通过以下方法构建得到：
10.一种提高机床加工精度的系统，其特征在于，其采用如权利要求1-8中任意一项所述的方法对机床主轴和刀具的的热误差进行偏移补偿，该系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种提高机床加工精度的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，所述形变标志图形包括沿主轴的轴向以已知距离间隔设置在主轴表面的两个标志圆以及连接在两个标志圆之间的四条标志直线；
3.根据权利要求2所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，所述形变标志图形的尺寸cb包括主参考尺寸cb1和校准尺寸cb2，主参考尺寸cb1为两个标志圆之间的间距，也即标志直线的长度；校准尺寸cb2为相邻两条标志直线之间的间距；
4.根据权利要求1所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，步骤s2中，采集得到主轴的侧视图像pz后，先进行灰度处理，然后从灰度图像中提取出形变标志图形的图像pb，最后根据该图像pb计算出形变标志图形的实际尺寸cbs。
5.根据权利要求1所述的提高机床加工精度的方法，其特征在于，该方法还包括步骤s4、在机床加工过程中对刀具的热误差值进行偏移补偿，具体为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐书坤，徐世昌，管文军，
申请(专利权)人：盐城市恒帅机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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