[发明专利]一种机床整机热误差建模方法

权利要求书

1.一种机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述热误差建模方法包括如下步骤：

步骤一：对机床实施热温升试验时，加热时间判断的标准为所述机床达到热平衡状态；待所述机床达到热平衡状态再通过红外热成像仪扫描整个所述机床，对机床发热量大的区域布置温度传感器，记录温度测试点随时间的温度变化数据；

步骤二：机床刀尖点热误差测试及机床刀尖点热误差模型；以所述机床的刀尖点作为基准，借助位移传感器建立刀尖点在空间位置的坐标，并通过第一测量机构动态监测刀尖点随温度变化偏差，得到刀尖点随温度变化特性；通过所述机床刀尖点热误差的特性，建立机床刀尖点在空间上X、Y、Z三个方向的误差随温度变化关系函数式，即为所述机床刀尖点热误差模型；

所述第一测量机构包括设置在所述机床的主轴上的两个温度传感器，记为a、b，分别动态监测刀尖空间位置随温度T_a，T_b变化偏差，得到X轴上的偏差和温度的函数关系Δx＝f(T_a，T_b)，通过一系列的测量点线性拟合出Δx＝a₁T_a+a₂T_b+c的关系式，并通过计算得到刀尖点在X轴的热误差偏差P_X(t)；同理分别拟合出Y轴Δy和Z轴Δz的关系式，及Y轴、Z轴的偏差P_Y(t)、P_Z(t)；故而建立所述机床刀尖点热误差模型

步骤三：机床工作台热误差测试，以机床工作台上的工件为基准，选取所述工件上的某一位置为基准点，借助位移传感器建立所述基准点在空间上的位置坐标，通过第二测量机构动态监测所述工件上所述基准点位置随着温度变化的偏差，得到机床工作台上所述基准点随温度变化特性，以此特性建立工作台工件随温度变化关系函数式，得到工作台上工件点热误差模型；

所述第二测量机构包括布置在所述机床的丝杠螺母和近端轴承座上的两个温度传感器，记为A、B，分别动态监测所述基准点在X轴上随温度T_A，T_B变化偏差，得到X轴上的偏差和温度的函数关系ΔX＝f(T_A，T_B)，通过一系列的测量点线性拟合出ΔX＝A₁T_A+A₂T_B+C的关系式，并通过计算得到工件点在X轴的热误差偏差P_X(T)；同理分别拟合出Y轴ΔY的关系式，及Y轴的偏差P_Y(T)；故而建立所述工作台上工件点热误差模型

步骤四：将所述机床刀尖点误差模型、所述工作台上工件点热误差模型进行X、Y、Z三个方向的叠代消除，形成三个方向的综合误差模型；

当两个空间位置点温度t与T相同时，比较机床刀尖点位置在X轴的偏移量P_X(t)和机床工作台在X轴的偏移量P_X(T)是否相同，同理找出机床刀尖位置在Y轴的偏移量和机床工作台在Y轴的偏移量是否相同。

2.根据权利要求1所述的机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述步骤二中的位移传感器为布置在所述机床工作台上的三个位移传感器。

3.根据权利要求1所述的机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述步骤三中的位移传感器为布置在所述机床的主轴套筒夹具下方的三个位移传感器。

4.根据权利要求1所述的机床整机热误差建模方法，其特征在于，所述主轴上的温度传感器以所述主轴的轴线对称设置。

5.根据权利要求1所述的机床整机热误差建模方法，其特征在于，还包括用于权利要求1所述的机床整机热误差建模方法的机床；所述机床具有机床基座，所述机床基座上安装有X向导轨，所述X向导轨上安装有Y向导轨，所述Y向导轨上设有工作台，所述工作台上安装有工作台夹具，所述工作台上方设有主轴，所述主轴下方连接有刀具；所述主轴的两侧对称的设有温度传感器，所述工作台夹具或所述主轴的主轴套筒夹具上设有位移传感器。