[发明专利]一种数控加工中心主轴热误差动态补偿方法及系统在审

专利信息
申请号: 201711397883.4 申请日: 2017-12-21
公开(公告)号: CN107918357A 公开(公告)日: 2018-04-17
发明(设计)人: 李欣泽;王声文;刘静文;董大鹏;林猛;李耀东;黄玉彤;蒋文彬 申请(专利权)人: 科德数控股份有限公司
主分类号: G05B19/404 分类号: G05B19/404
代理公司: 大连至诚专利代理事务所(特殊普通合伙)21242 代理人: 涂文诗,董彬
地址: 116600 辽宁省*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 数控加工中心 主轴 误差 动态 补偿 方法 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及精密加工控制技术领域,尤其涉及一种数控加工中心主轴热误差动态补偿方法及系统。

背景技术

加工中心主轴是机床的关键部件,其稳定性是机床加工精度的主要保障,然而,机床行业的发展对主轴速度要求越来越高,而控制主轴高速旋转下的热变形误差又是保障系统加工精度前提。因此,国内外在减小主轴热变形误差方面做了很多努力,如针对主轴的结构特点设计更好的冷却工艺、采用热膨胀系数更小的原材料、进行误差动态补偿、限制机床工作环境,如环境温度、整体散热、热机要求等。

相较而言,动态误差补偿是对主轴甚至机床整体影响最小的手段。然而主轴热变形是个复杂的问题,且由于结构和安装条件的复杂性,还需要考虑时间关联的机床结构性形变,从结构上进行建模分析是难以实现的。难以解决主轴热变形给系统带来的影响。从而导致机床的加工精度无法提高。

发明内容

本发明实施例提供一种数控加工中心主轴热误差动态补偿方法及系统,以克服上述技术问题。

本发明提供一种数控加工中心主轴热误差动态补偿方法,包括:

温度传感器、激光测头、冷却控制器采集中心主轴的热变形关联数据,所述热变形关联数据包括:主轴温度、床体温度、滑枕温度、主轴转速、冷却液流速和主轴热形变量;

数控单元根据所述热变形关联数据得到热误差补偿影响因子;

采用matlab高维曲面拟合对所述热误差影响因子拟合得到热误差拟合公式;

根据所述热误差拟合公式计算所述中心主轴的实时形变量误差;

根据所述实时形变量误差对所述中心主轴进行在线补偿。

本发明还提供一种数控加工中心主轴热误差动态补偿系统,包括:

测量主轴温度的第一热敏电阻、采集床体温度的第二热敏电阻、采集滑枕温度的第三热敏电阻、测量床体冷却液流速的流量传感器、测量主轴热变形激光测头以及数控单元;

所述第一热敏电阻设置于中心主轴电机线圈内部,所述第二热敏电阻置于主轴后侧与滑枕相连的床身上,所述第三热敏电阻设置于滑枕中部,所述流量传感器安装于冷却控制器内部,所述激光测头固定于主轴两端,所述数控单元分别与所述第一热敏电阻、所述第二热敏电阻、所述第三热敏电阻、所述流量传感器以及激光测头连接。

进一步地,还包括:

用于显示所述第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、所述流量传感器以及激光测头测量结果的显示单元,所述显示单元与所述数控单元连接。

进一步地,所述热敏电阻采用磁吸式。

本发明用于数控加工中心的主轴热误差动态补偿方法通过主轴温度的检测、冷却系统检测、热误差动态补偿方法和实施,能够减小主轴热伸长造成的误差,显著提高系统加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数控加工中心主轴热误差动态补偿方法流程图;

图2为本发明高维曲面拟合流程图;

图3为本发明数控加工中心主轴热误差动态补偿系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

图1为本发明数控加工中心主轴热误差动态补偿方法流程图,如图1所示,本实施例的方法可以包括:

步骤101、温度传感器、激光测头、冷却控制器采集中心主轴的热变形关联数据,所述热变形关联数据包括:主轴温度、床体温度、滑枕温度、主轴转速、冷却液流速和主轴热形变量;

步骤102、根据所述热变形关联数据得到热误差补偿影响因子,其中冷却液流速由冷却控制器得到,主轴相对床体温升等于主轴温度与床体温度的差值,滑枕相对床体温度等于滑枕温度与床体温度的差值,主轴转速由PC端实时记载,形变量通过激光侧头测的数据通过串口与PC相连;

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