机床床身直线度补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种机床床身直线度补偿方法，步骤1，检测床身在Y轴方向的直线度数据分别为D1y、D2y、D3y……Dny，检测床身在Z轴方向的直线度数据分别为D1z、D2z、D3z……Dnz，通过计算得到床身直线度沿Y轴方向或Z轴方向的偏差；步骤2，由温度变送器将温度传感器采集的床身温度信号转换为床身的实际温度值；步骤3，机床控制系统读出补偿轴的实时坐标值；步骤4，在机床的控制系统中建立如下直线度补偿数学计算模型；步骤5，机床控制系统读取坐标位置，计算所得的对应于该坐标位置的补偿系数，计算当前的直线度的实际偏差；步骤6，机床控制系统根据步骤5所得的补偿量对直线度的实际偏差进行补偿。
【专利说明】机床床身直线度补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机床床身直线度补偿方法。
【背景技术】
[0002]作为大型金属切削的加工设备，多数都是在非恒温环境中工作，受一年四季温度变化、白天与晚上的温度变化影响较大，受局部温度影响的变化更大；在加工设备使用过程中，受局部温度影响的变化我们可以避免。如:避免阳光照射、关闭门窗避免通风、局部热源远离设备等；受白天和晚上温差及四季温差的影响就不可避免了。温度变化会引起床身垂直方向和水平方向的直线度变化，导致轴向移动轨迹弯曲，即温度高时床身中间部位上拱；温度低时，床身中间部位下凹。下面举例进行说明:
[0003]如图1和图2，对于840D数控镗床，该数控镗床的基本结构为，包括床身1、滑座2、立柱3、方滑枕4，滑座在床身上滑动，立柱固定在滑座上，主轴箱在立柱上移动，方滑枕在主轴箱内移动。床身的有效行程比较长(13.5m)，床身的精度很重要，床身精度主要有:长度方向(X轴)的精度(定位精度)、垂直方向(Y轴)的直线度、水平方向(Z轴)的直线度。长度方向的精度和床身的直线度(凹凸)受温度影响很大:长度方向的精度变化(全闭环)经实测变化也较大，加工区域13米的床身夏天温度为27.86956度时偏差为:80um，可以通过长度方向的温度补偿来提高精度；床身的直线度(上下左右的凹凸):床身补偿区域长13m，冬天与夏天实测床身上下凹凸偏差也较大，床身温度为27.1304度时，垂直面内的直线度偏差为166.91um，水平方向的直线度偏差为152.99um，对工件的加工精度影响很大。
[0004]虽然，上述数控系统具有垂度补偿功能，但该功能只能在特定情况下进行固定的补偿，即补偿原理为:补偿量=补偿系数X补偿值。其中“补偿系数”为恒定值，一般情况取I补偿值”为不同位置有对应的固定补偿值；“`补偿量”随不同位置有对应的补偿量，而与温度无关，系统补偿时自动调用相关补偿数据，并进行线性化连续化处理。这种补偿方式导致的结果是:每个补偿方向只能采用一组补偿数据，同一方向不能进行多轴同时补偿，补偿系数为一恒定值(通常为1)，补偿数据不能随温度变化而改变，相同方向不能进行多轴叠加补偿。由于每个工件精度的要求各不相同，如果在任何时候都需要较好的机床精度，这时，调整机床精度就费时、费钱，影响设备生产。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种机床床身直线度的补偿方法，对于环境温度变化而导致的设备床身直线度精度变化的情况，通过检测现场环境下设备床身温度，自动补偿设备床身的垂直方向和水平方向的直线度精度。
[0006]解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]机床床身直线度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008]步骤I，检测床身在Y轴方向的直线度数据分别为Dly、D2y、D3y……Dny，检测床身在Z轴方向的直线度数据分别为Dlz、D2z、D3z……Dnz，通过计算得到床身直线度沿Y轴方向或Z轴方向的偏差；
[0009]步骤2，由温度变送器将温度传感器采集的床身温度信号转换为床身的实际温度值；
[0010]步骤3，机床控制系统读出补偿轴的实时坐标值；
[0011]步骤4，在机床的控制系统中建立如下直线度补偿数学计算模型:
[0012]步骤A、根据步骤I至3，建立直线度补偿连续温度和离散坐标位置函数
[0013]
【权利要求】
1.机床床身直线度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，检测床身在Y轴方向的直线度数据分别为Dly、D2y、D3y……Dny，检测床身在Z轴方向的直线度数据分别为Dlz、D2z、D3z……Dnz，通过计算得到床身直线度沿Y轴方向或Z轴方向的偏差； 步骤2，由温度变送器将温度传感器采集的床身温度信号转换为床身的实际温度值； 步骤3，机床控制系统读出补偿轴的实时坐标值； 步骤4，在机床的控制系统中建立如下直线度补偿数学计算模型: 步骤A、根据步骤I至3，建立直线度补偿连续温度和离散坐标位置函数
2.根据权利要I所述的机床床身直线度补偿方法，其特征在于:步骤I中，通过激光干涉仪检测补偿轴的直线度偏差:从直线度补偿的坐标最小点开始检测Y轴方向的直线度偏差，每间隔1000mm检测一个点数据，用同样的方法检测Z轴方向的直线度偏差数据。
3.根据权利要求1或2所述的机床床身直线度补偿方法，其特征在于:步骤I中，对于检测数据采用下面的计算式得到床身直线度在Y轴方向或Z轴方向的偏差:
Dci=D1-Dn/(n_l)* (1-1)； 上式中，Dci表示偏差，η为补偿点的总数，Di为第i个补偿点数据。
4.根据权利要求1所述的机床床身直线度补偿方法，其特征在于:步骤2中，采集床身温度的传感器采用Pt电阻，经过变送器将床身温度检测信号-50°到100°的温度信号转换成4mA到20mA电流信号传送到模拟量模块，在机床控制系统内，通过以下计算式将采集来的模拟量信号转换为实际的温度值:
5.根据权利要求1所述的机床床身直线度补偿方法，其特征在于:步骤5中的补偿值设定为I。
6.根据权利要求1所述的机床床身直线度补偿方法，其特征在于:在步骤4与步骤5之间，还进行以下步骤:调用预先编制好的系统变量读模块，读出X轴的坐标位置及当前坐标位置的补偿系数，将读出的补偿系数与式(3)和式(4)中计算所的补偿系数进行比较，当偏差大于0.003mm时，将当前计算的补偿系数重新写入机床控制系统。
【文档编号】G06F19/00GK103886191SQ201410089675
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】崔阿庆, 傅政宏, 张爱华, 许小平, 秦珏林 申请人:常州宝菱重工机械有限公司