[发明专利]数控机床主轴旋转热误差测量数据精度的提升方法

摘要

本发明公开了一种数控机床主轴旋转热误差测量数据精度的提升方法，对主轴旋转产生的在主轴X和Y向热误差进行了原理性分析计算，对测量数据进行了修正，获得了更加准确的实际热误差数据，避免了现有技术所存在的原理性误差，获得实际的机床主轴X和Y向热误差，保证了依据该数据建立的数学模型具有更高的精度。本发明修正了传统数控机床主轴旋转热误差测量数据处理方法中原理性缺陷，获得了精确的机床主轴热误差测量数据，避免了因根据原理性缺陷数据建立的模型补偿仿真精度与实际补偿功效差异过大的缺点，保证了数控机床热误差补偿建模精度的真实有效性，增强了热误差补偿功能与精度，可通过软件编程实现在线准确测量数据的获取，具有实用性。

主权项

1.一种数控机床主轴旋转热误差测量数据精度的提升方法，其特征在于：其方法具体包括以下步骤：（1）、针对数控机床主轴检验棒，在通过检验棒圆心位置的X和Y向同一圆截面方向上安置两个精密位移传感器（接触或非接触式），用于测量传感器距离通过检验棒圆心位置的X和Y向的检验棒上点的位移变化；在机床主轴发生热变形前，检验棒半径为R，检验棒圆心坐标O（0,0），测量检验棒X向点坐标A（x₀,0）（x₀=R）和Y向点坐标B（0,y₀）（y₀=R），如图1所示；（2）、数控机床主轴热变形后，第一次进行热变形数据采样，由于主轴检验棒发生了偏移等热变形，主轴检验棒圆心由原来的O点移动到O’（x’, y’）点位置，此时通过检验棒圆心位置的X和Y向的检验棒上点已变动到A1和B1处，如图1所示；而两个精密位移传感器测量检验棒X向和Y向点坐标分别为A’（x₁,0）和B’（0,y₁），此时A’和B’并非为通过检验棒圆心位置的X和Y向的检验棒上点；因检验棒半径为R，根据公式：（1）由公式（1）解得（x’, y’）有两组解：（2）（3）由于检验棒圆心的偏移量是微米级，相对初始圆心O（0,0）的改变也属于微米级，故选择公式（3）作为检验棒偏移后的圆心坐标O’（x’, y’）；确定出检验棒圆心坐标O’（x’, y’）后，反算出通过检验棒圆心位置的X和Y向的检验棒上点坐标为A1（x_A1,y_A1）和B1（x_B1,y_B1）；式中：（4）（5）（3）、主轴热变形计算按照以下公式计算：X向热变形为：△x₁=x_A1-x₀（x₀=R）；Y向热变形为：△y₁= y_B1-y₀（y₀=R）；即：（6）（4）、依此类推，当第N次进行热变形数据采样时，两个精密位移传感器测量检验棒X向和Y向点坐标分别为A^N（x_N,0）和B^N（0,y_N），根据公式（3）确定出检验棒圆心坐标为O^N（x^N, y^N）；根据公式（4）、（5）反算出通过检验棒圆心位置的X和Y向的检验棒上点坐标为AN（x_AN, y_AN）和BN（x_BN, y_BN）；根据步骤（3）计算：X向热变形为：△x_N=x_AN-x₀（x₀=R）；Y向热变形为：△y_N= y_BN-y₀（y₀=R）；即：（7）。