[发明专利]一种数控机床数控轴位移精度的连续补偿方法

摘要

本发明公开了一种数控机床数控轴位移精度的连续补偿方法，将数控轴的有效行程以参考点为原点，分成长度为A的若干相等线段，以参考点为界分为正向分段和负向分段，正向分段点记为p；负向分段点记为p′；正向分段号记为n，负向分段号记为n′；定义数控轴沿离开参考点的方向运行为顺向运行，数控轴沿靠近参考点的方向运行为反向运行；以参考点为起点用激光干涉仪测量出该数控轴各分段点相对参考点的顺向和反向的误差值δp和δp′，得出数控轴的“位移—误差”曲线，根据测量结果，分别建立各分段顺向和反向的误差线性方程。单位转换，制作数据表、补偿。本发明能够实现数控轴的定位精度补偿、数控机床的运动轨迹误差补偿及数控轴的分段间隙补偿。

主权项

1、一种数控机床数控轴位移精度的连续补偿方法，包括下述步骤：(1)在数控轴的有效行程范围内设置一个参考点0点，将数控轴的有效行程以参考点为原点，分成长度为A的若干相等线段，以参考点为界分为正向分段和负向分段，正向分段点记为p，p＝1、2、3、4、5、......；负向分段点记为p′，p′＝-1、-2、-3、-4、-5、......；正向分段号记为n，n＝1、2、3、4、5、......，负向分段号记为n′，n′＝-1、-2、-3、-4、-5、......；定义数控轴沿离开参考点的方向运行为顺向运行，数控轴沿靠近参考点的方向运行为反向运行；以参考点为起点用激光干涉仪测量出该数控轴各分段点相对参考点的顺向和反向的最优误差值δp和δp′，得出数控轴的“位移-误差”曲线，根据测量结果，分别建立各分段顺向和反向的误差线性方程。则数控轴正向第n分段顺向运行的误差线性方程为：f(xn)n＝((δp-δp-1)/A)·xn式中xn为在第n分段内数控轴从分段起点即p-1点开始顺向运动的位移量，其中n＝p数控轴正向第n分段反向运行的误差线性方程为：f(x′n)′n＝((δ′p-1-δ′p)/A)·x′n式中x′n为在第n分段内数控轴从分段起点即p点开始反向运动的位移量，其中数控轴负向第n′分段顺向运行的误差线性方程为：f(xn′)n′＝((δp′-δp′+1)/A)·xn′式中xn′为在第n′分段内数控轴从分段起点即p′+1点开始顺向运动的位移量，其中n′＝p′数控轴负向第n′分段反向运行的误差线性方程为：f(x′n′)′n′＝((δ′p′+1-δ′p′)/A)·x′n′式中x′n′为在第n′段内数控轴从分段起点即p′点开始反向运动的位移量，其中n′＝p′由于最小补偿量为一个脉冲当量，将以上线性方程变换为：1＝((δp-δp-1)/A)·xn1＝((δ′p-1-δ′p)/A)·x′n1＝((δp′-δp′+1)/A)·xn1＝((δ′p′+1-δ′p′)/A)·x′n′则数控轴在正向第n分段顺向运行补偿点补偿长度计算公式为：xn＝(A/(δp-δp-1))将xn转换成脉冲个数有xn＝(A/(δp-δp-1))/t式中xn即为在第n正向分段内，从起点p-1点开始，数控轴顺向移动，每要求位移|xn|个脉冲当量长度，应该补偿一个脉冲当量；如果xn为负值，则应该加一个脉冲当量，如果xn为正值，则应该减去一个脉冲当量，xn单位为脉冲个数。数控轴在正向第n分段反向运行补偿点补偿长度计算公式为：x′n＝A/(δ′p-1-δ′p)将x′n单位转换成脉冲个数有x′n＝(A/(δ′p-1-δ′p))/t式中x′n即为在第n正向分段内，从起点p点开始，数控轴反向移动，每要求位移|x′n|个脉冲当量长度，应该补偿一个脉冲当量；如果x′n为负值，则应该加一个脉冲当量，如果x′n为正值，则应该减去一个脉冲当量，x′n单位为脉冲个数。数控轴在负向第n′分段顺向运行补偿点(补偿长度)计算公式为：xn′＝A/(δp′-δp′+1)将xn′单位转换成脉冲个数有xn′＝(A/(δp′-δp′+1)/t式中xn′即为在第n′负向分段内，从起点即p′+1点开始，数控轴顺向移动，每要求位移|xn′|个脉冲当量长度，应该补偿一个脉冲当量；如果xn′为负值，则应该加一个脉冲当量，如果xn′为正值，则应该减去一个脉冲当量，xn′单位为脉冲个数。数控轴在负向第n′分段反向运行补偿点即补偿长度计算公式为：x′n′＝A/(δ′p′+1-δ′p′)将x′n′单位转换成脉冲个数有x′n′＝(A/(δ′p′+1-δ′p′))/t式中x′n′即为在第n′负向分段内，从起点p′点开始，数控轴反向移动，每要求位移|x′n′|个脉冲当量长度，应该补偿一个脉冲当量。如果x′n′为负值，则应该加一个脉冲当量，如果x′n′为正值，则应该减去一个脉冲当量，x′n′单位为脉冲个数。计算出xn′、x′n、xn′、x′n′的绝对值如果是非整数，应将其取整；(2)用检具测量出各分段的平均正反向机械间隙rn和rn′并将其单位转换成脉冲个数，当数控轴在第n段内或第n′分段内产生换向时，首先补偿一个机械间隙值rn或rn′；(3)将各分段点的误差值δp和δp′、补偿长度xn、xn′、x′n、x′n′、以及各段的正反向机械间隙rn和rn′按段号区分制成数据表待用；(4)记录上位机发来的方向信号和走步脉冲个数，上位机发来的每一个走步脉冲信号就是上位机要求数控轴应该到达的位置，根据上位机来的走步脉冲累计数计算出数控轴现在应该所处的位置的段号n或n′，并配合方向信号计算出数控轴当前位置在n段内距起点，顺向运行为P-1点或P′+1点，反向运行为P点或P′点的距离L；根据段号n或n′并配合方向信号就可以从数据表得出该段的xn或xn′或x′n或x′n′和正反向机械间隙rn或rn′；上位机每来一个走步脉冲，首先比较这一个走步脉冲信号的方向信号与上一个走步脉冲的方向信号是否相反，如果方向相反，则发出rn或rn′个走步脉冲补偿正反向机械间隙，如果方向相同则不补偿机械间隙；用L与xn或xn′或x′n或x′n′比较，如果L不等于xn或xn′或x′n或x′n′的绝对值的整数倍，则将上位机发来的这一个走步脉冲信号转发给输出接口，如果L的值等于xn或xn′或x′n或x′n′的绝对值的整数倍，则装置补偿一个走步脉冲，即如果xn或xn′或x′n或x′n′为负值，则除了将上位机发来的这一个走步脉冲转发外再补发一个走步脉冲，如果xn或xn′或x′n或x′n′为正值，则不发出走步脉冲信号。