[发明专利]一种分区域机床热误差补偿方法

权利要求书

1.一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、在机床工作台上选取多个位置点，将工作台划分为多个区域，并记录各位置点的二维坐标；

二、在机床上选取多个温度测量点，定期同时测量各位置点的热误差变量数据和各温度测量点的温度变量数据；

三、分别针对每个位置点选取温度测量点作为对应的温度敏感点，并建立热误差预测模型；

四、根据机床主轴位置，判断主轴所属区域；

五、调用主轴所属区域包含的各位置点的热误差预测模型，根据实时测量的温度敏感点的温度变量数据，对各个位置点的主轴热误差进行预测，并将各位置点的热误差预测数据取平均值，对该区域的热误差进行预测和补偿；

六、当机床主轴位置发生变化时，重复步骤五和步骤六，直至热误差补偿结束。

2.根据权利要求1所述的一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：所述步骤一的具体过程为：

(1)在机床工作台上建立二维坐标系并在一定范围内选取N个位置点，选取的位置点将选取范围划分为多个相同的矩形区域，记录各位置点的坐标(X，Y)；

(2)根据每个矩形区域包含的四个位置点的坐标(X，Y)计算出每个矩形区域包含的坐标范围并进行记录。

3.根据权利要求2所述的一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：所述一定范围为机床主轴在工作台上的有效行程范围。

4.根据权利要求2所述的一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程为：

在机床上选取多个温度测量点，同时测量各位置点的热误差变量数据S和各温度测量点的温度变量数据X，得到：

S＝[S₁，S₂，...S_p，...，S_N]；

X＝[X₁，X₂，...X_q，...，X_Q]；

其中，S为机床主轴相对于各位置点的主轴热变形量，S_p为第p个位置点处的热误差变量数据，N为位置点的数量；X为各温度测量点的温度增量，X_q为第q个位置点处的温度变量数据，Q为温度测量点的个数。

5.根据权利要求4所述的一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：所述机床主轴上装有位移传感器，所述各温度测量点分别装有一个温度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：所述步骤二中，测量间隔时间为4-6分钟，测量时间大于4小时。

7.根据权利要求4所述的一种分区域机床热误差补偿方法，其特征在于：所述步骤三的具体过程为：

(1)采用以下公式逐个计算各温度测量点的温度变量数据与各位置点的热误差变量数据之间的相关系数ρ：

其中，ρ_qp为第q个位置点的温度变量数据与第p个位置点处的热误差变量数据之间的相关系数；Cov(X_q，S_p)为第q个位置点处的温度变量数据与第p个位置点处的热误差变量数据之间的协方差；Var(X_q)为第q个位置点处的温度变量数据的方差；Var(S_p)为第p个位置点处的热误差变量数据的方差；

根据计算结果，选择相关系数最大的两个温度测量点作为第q个位置点的温度敏感点，记为第i个温度测量点和第j个温度测量点；

(2)建立以下热误差变量数据与两个温度敏感点之间的模型关系：

S＝β₀+β₁X_i+β₂X_j；

M＝[X₀，X_i，X_j]；

其中，为岭回归模型系数，X_i和X_j分别为第i个温度测量点和第j个温度测量点的温度变量数据；M为向量矩阵，T为转置符号，I为单位矩阵，λ为岭参数；X₀为单位列向量；

I和X₀的行数和列数与M的行数和列数相对应。