[发明专利]基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法

摘要

本发明提供了一种基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法，属于数控机床热误差补偿领域。本发明包含硬件平台和热误差补偿软件两部分。硬件平台包括基于TSic的单总线温度传感器、高精度温度采集器、多通道数据中继器和热误差补偿器；热误差补偿软件基于Matlab脚本语言开发，在热误差补偿器中运行，实现基于热变形机理的自动建模、基于模型的热误差在线实时预测和与i5数控系统通讯等功能。本发明的优点在于热误差补偿系统基于i5 iport协议与i5数控系统进行数据读写，实现了在配置i5系统机床上的热误差补偿，填补该领域的空白，提高了配置i5数控系统机床的加工精度及精度稳定性。

主权项

1.一种基于i5iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法，其特征在于，该补偿方法所用的硬件平台基于TSic的单总线温度传感器通过三芯屏蔽电缆与温度采集器连接，将温度以11位数字方式基于ZACwire通信协议发送给温度采集器；温度采集器通过四芯屏蔽电缆与多通道数据中继器连接，将接收到的温度基于RS485通讯协议发送给多通道数据中继器；一个多通道数据中继器最多连接八个温度采集器；多通道数据中继器通过四芯屏蔽电缆与热误差补偿器连接，将接收到的各路温度数据汇总，并基于RS485协议将其统一发送给热误差补偿器；热误差补偿器通过双绞线直通电缆与i5数控系统连接，基于i5iport协议与i5数控系统进行通讯；热误差补偿软件基于进给轴和主轴的机械结构及热变形机理建立热误差预测模型，并基于该模型对热误差进行在线实时预测；进给轴热误差预测模型如下所示：式中：Ef(m,j)为j时刻进给轴在第m段丝杠位置的热误差，k为丝杠的膨胀系数，L为每段丝杠的长度，Ti(j)为j时刻第i段丝杠的温度，T0为丝杠的初始温度，Ti(j‑1)为j‑1时刻第i段丝杠的温度，Ti‑1(j‑1)为j‑1时刻第i‑1段丝杠的温度，Ti+1(j‑1)为j‑1时刻第i+1段丝杠的温度，Tf(j‑1)为j‑1时刻丝杠附近的床身温度，α和β为系数，△t为采样周期；主轴热误差预测模型如下所示：式中：Esp(j)为j时刻主轴轴向热误差，Tsp(j)为j时刻主轴关键位置温度，Tsp(j‑1)为j‑1时刻主轴关键位置温度，Tsp(j‑2)为j‑2时刻主轴关键位置温度，δ、γ和θ为系数；热误差补偿软件与i5数控系统通讯基于i5iport协议，通讯的具体步骤如下：(1)在i5数控系统中设置iport服务器的ip地址和端口号；将热误差补偿软件需要读取的机械坐标等信息添加到订阅列表中；开启热误差补偿接口；(2)i5数控系统基于步骤(1)中的设置与iport服务器建立连接；(3)热误差补偿软件基于i5数控系统的IP地址、端口号和机床ID，通过iport服务器与其建立连接；连接成功后热误差补偿软件通过iport服务器向i5数控系统订阅需要读取的数据，并通过iport服务器向i5数控系统写入热误差补偿值，数控系统根据该热补偿值控制进给轴进行补偿动作。