[发明专利]一种数控机床温升补偿系统及方法

权利要求书

1.一种数控机床温升补偿系统,包括设在机床上的开关电源、PLC数控系统、与PLC数控系统电连接的伺服驱动器及与伺服驱动器电连接的运动轴的驱动电机,其特征在于，还包括与PLC数控系统和开关电源电连接的至少一个温控器,每一所述温控器还电连接设在机床上的环境温度传感器和设在机床的运动轴上的设备温度传感器；所述温控器包括主控MCU、稳压模块、温度采集输入端口、输出驱动模块、用于数码显示温升数据的显示模块及设定温控器开/关机和输出精度的拨码开关,其中，所述稳压模块电连接开关电源,并将开关电源的+24V稳压为+5V输出并为温控器供电；所述主控MCU通过温度采集输入端口电连接环境温度传感器和设备温度传感器,所述主控MCU通过输出驱动模块与PLC数控系统电连接,所述主控MCU能接收环境温度传感器和设备温度传感器采集的环境及运动轴的温度并将计算处理的运动轴温升数据传送至PLC数控系统；所述PLC数控系统能接收温控器传送的温升数据并控制伺服驱动器驱动匹配的驱动电机进行温升补偿。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床温升补偿系统，其特征在于,所述PLC数控系统为三菱PLC数控系统或法那科PLC数控系统或西门子PLC数控系统,所述伺服驱动器为三菱伺服驱动器或法那科伺服驱动器或西门子伺服驱动器,所述驱动电机为步进电机。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床温升补充系统,其特征在于,所述主控MCU为PIC16F1933型号的单片机,所述稳压模块包括MP1584电源芯片,所述MP1584电源芯片的输入端通过串接稳压二极管D1与开关电源的+24V电连接,其输出端串接电感L1与+5V输出端口电连接,所述电感L1和+5V输出端口的电连接点还通过由电阻R2和电阻R4组成的采样电路对地,所述电阻R2与电阻R4的电连接点还与MP1584电源芯片的反馈端口电连接。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床温升补充系统,其特征在于,所述显示模块为三位七端数目显示管,所述输出驱动模块包括多条输出驱动支路,每一所述输出驱动支路均包括8050开关三极管,所述8050开关三极管的基极串接电阻与主控MCU的一I/O口电连接，所述8050开关三极管的集电极串接电阻电连接稳压模块的输入端,所述8050开关三极管的集电极还与PLC数控系统匹配的温升数据输入端口电连接,所述8050开关三极管的发射极对地；所述拨码开关为四位拨码开关。

5.一种数控机床温升补偿方法,其特征在于,包括如权利要求1-4任一项所述的一种数控机床温升补偿系统，还包括如下步骤:

S1.测量机床各运动轴的轴向温升热伸长单位量N_i,包括：

S11.通过温控器、环境温度传感器、设备温度传感器及千分表获取各运动轴的k个在设定测量时间h内的温升△t_i和轴向热伸长量其中,设定测量时间h内的温升△t_i为测量完成时运动轴与环境的温差△t_ih与测试初始时刻运动轴与环境的温差△t_i0的差值；

S12.对获取的k个温升△t_i和多个轴向热伸长量分别进行加权平均并计算平均温升和平均热伸长量

S13.根据计算温升补偿单位量；其中,N_i表示运动轴温升的热伸长量；

S2.通过温控器检测并按以下公式计算各运动轴工作状态下单位时间m内的温升数据T_i,

T_i＝△T_im-△T_i0

其中,△T_im表示检测时运动轴与环境的温差,△T_i0表示运动轴开始工作时与环境的温差；

S3.PLC数控系统基于温升数据T_i和轴向温升热伸长单位量N_i计算各运动轴的轴向温升补偿量L_i并对运动轴进行补偿。