[发明专利]CNC数控加工在线测量误差修正方法及系统

说明书

本发明公开了一种CNC数控加工在线测量误差修正方法及系统，涉及数控机床控制技术领域，包括设定至少两个与测量误差呈线性关系的条件参数，基于所述至少两个条件参数获取对应的测量坐标值；根据至少两个所述条件参数及其对应的测量坐标值，生成坐标生成曲线；根据上述坐标生成曲线计算特定条件参数下的测量坐标值。相较于现有技术中误测测量修正需要频繁标定的操作方式，本发明中的方法不需要频繁的标定，可以显著减少误差测量修正所需的时间。同时，本发明方法，不仅能够对二维平面内的待测位点进行测量，还能够对三维曲面上的待测位点进行测量修正。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，更具体地说，它涉及一种CNC数控加工在线测量误差修正方法及系统。

背景技术

在利用数控机床对工件进行加工之前，为了保证加工的精度，都需要对机床刀具运动的精度加以测量校准。

现有技术中较为常用的做法是利用机床的主轴带动测头运动，当测头接触到被测工件（如标准试件）后，立即停止测头的运动。整个过程如图1a-图1c所示，理论上当测头与被测工件相接触时，上述倾斜信号立即传递到机床的控制器中，而后机床控制器立即输出控制信号控制上述主轴停止运动。显然，在实际应用当中，上述控制信号的传递需要一定的时间，即意味着在测头与被测件接触后的一定时间t内，机床主轴仍然按照原有的速度v在运动，而测头停止运动，这就导致被测件最终的测试结果不够准确，上述过程的测量误差ε可以概括为ε=t*v，在实际测量当中，需要将上述ε从测试值中删除。

上述测量误差分析是基于理想状态下产生的，在实际生产中，上述倾斜信号以及机床控制信号的传输时间是无法确定的，其与环境的干扰，如温湿度、电磁场等因素的干扰是密切相关的，而上述扰动量是难以精确稳定的。此外，上述测量误差的来源还包括机床控制器的响应速度、测头与主轴之间转动时受到的摩擦力大小，测头在运动时产生的惯性动量大小等，由于上述种种不确定因素的存在，使得测量误差难以确定，即意味着机床加工的精度将会受到限制。

进一步的，由于环境条件、机床运行条件的变化，每天需要频繁地利用标准试件对机床运行误差进行标定。而且上述测量误差的方法，仅针对于二维平面内的点位测量有效，如图1c中所示，测头通过连接杆与机床主轴连接，其理论上可以基于连接杆的长度L并通过计算连接杆倾斜的角度𝜃计算出机床主轴多运动的距离S=L*sin𝜃，即误差数值。但是，若要测试高度方向上的误差，显然上述测量方法并不适用，若采用其它方法测量高度上的误差，则意味着水平面内的误差测量值与高度方向内的误差测量值并不是出自一个误差测量体系，理论上测试结果本身就存在误差，且误差测量工序十分繁琐。

发明内容

针对实际运用中数控机床误差测量方法无法测量被测试件高度方向上误差、数控机床工作过程中需要频繁标定的问题，本发明目的一在于提出一种CNC数控加工在线测量误差修正方法，其能够提升数控机床误差测量精度，并且能够将被测件的误差测量适用范围由二维平面扩展到三维曲面。基于上述方法，本发明目的二在于提出一种CNC数控加工在线测量误差修正系统，具体方案如下：

一种CNC数控加工在线测量误差修正方法，包括：

设定至少两个与测量误差呈线性关系的条件参数，基于所述至少两个条件参数获取对应的测量坐标值；

根据至少两个所述条件参数及其对应的测量坐标值，生成坐标生成曲线；

根据上述坐标生成曲线计算设定条件参数下的测量坐标值，其中，上述设定条件参数是指机床主轴的运动速度为0。

通过上述技术方案，首先根据理论推导查找识别出与测量误差呈线性关系的条件参数，基于上述条件参数以及已经测得的至少两个测量坐标值，便可以推算出设定条件参数所对应的测量坐标值，上述方式在保证测量精度的前提下无需标定，并且可以对任意方位上的待测位点加以测量。

进一步的，所述方法包括：

基于第一条件参数，获取第一测量坐标值；