[发明专利]一种精密数控机床全工作台曲面热误差补偿方法

摘要

本发明涉及一种精密数控机床全工作台曲面热误差补偿方法，包括采集机床的主轴关键部位的温度信息和工作台代表位置点的Z轴坐标信息；筛选出温度敏感点；建立全工作台范围内各测点的热误差模型；将所建立的各测点热误差模型嵌入补偿器中；计算出当下该温度时刻各测点处的预测热变形量；对该温度时刻各测点的预测热变形量进行曲面建模，建立全工作台曲面热误差补偿模型；计算出机床在该坐标位置下的热误差补偿值；将所得补偿值输入到机床，结合坐标原点偏移实现机床全工作台范围内Z轴轴向热误差实时补偿。本发明对全工作台范围Z轴轴向热误差进行建模预测，获得了精确的全工作台范围Z轴轴向热误差补偿值。

主权项

一种精密数控机床全工作台曲面热误差补偿方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)采集机床的主轴关键部位即温度采集点的温度信息，以及工作台代表位置点即测点的Z轴坐标信息；(2)分析研究工作台台面上各测点的热变形规律Δz，运用模糊聚类与灰色关联度相结合的方法从温度采集点中筛选出温度敏感点；(3)根据采集的温度敏感点的温度信息和测点的热变形信息建立全工作台范围内各测点的热误差模型；(4)将所建立的各测点热误差模型通过软件编程嵌入补偿器中；(5)将温度采集系统实时采集的温度敏感点的温度值输入补偿器中，同时由热误差模型计算出当下该温度时刻各测点处的预测热变形量；(6)对该温度时刻各测点的预测热变形量进行曲面建模，建立全工作台曲面热误差补偿模型；(7)将坐标采集系统采集的机床实时的X/Y坐标值，输入到补偿器中，计算出机床在该坐标位置下的热误差补偿值；(8)将所得补偿值输入到机床，结合坐标原点偏移实现机床全工作台范围内Z轴轴向热误差实时补偿；所述步骤(6)具体是指，利用最小二乘曲面建模的算法对工作台各温度时刻进行曲面建模，根据公式(2)，建立全工作台曲面热误差补偿模型集：Δz(x,y)＝a0+a1x+a2y+a3x2+a4xy+a5y2+a6x3+a7x2y+a8xy2+a15y3      (2)在式(2)中，a0,a1,…,a15为相应变量的系数估计值；x为机床加工工件时X轴坐标值；y为机床加工工件时Y轴坐标值；Δz(x,y)为主轴在工作台上坐标为(x,y)时机床Z轴的热误差补偿值。