[发明专利]热变形补偿方法

说明书

本发明提供了一种热变形补偿方法，包括：获得杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量；根据杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量确定热膨胀零点，所述热膨胀零点是所述杆状物上温度变化量与热位移量之间具有近似线性关系的位置；确定所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量；根据所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量确定所述杆状物的误差补偿量；以及根据误差补偿量来补偿所述杆状物的热变形。

技术领域

本发明总体上涉及数控加工技术领域，更具体地涉及一种用于补偿机床上的杆状物的热变形的热变形补偿方法以及实现这种方法的相应装置。

背景技术

在数控加工中，通常依靠丝杠的传动来拖动主轴和工作台移动。丝杆一般与电机相连，由电机驱动丝杆的传送。由于丝杠为细长杆，所以它受温度的影响显著。电机的发热会使丝杆膨胀产生伸长量，进而导致数据加工的位置(例如，刀位点等)偏离既定位置。

为了提高丝杠传动的定位精度，通常采用误差补偿。目前采用的误差补偿方法是借助于测量设备(例如激光干涉仪和温度传感器)对丝杠的热变形量进行检测，然后将这些数据取平均值后输入到数控系统的误差补偿模块中从而达到补偿的目的。温度的检测所要花费很多时间，并且需要测量大量点，测量的数据值量大，测量的精度要求很高。当前，通常进行的方法是运用多次测量取平均值，这在测量和调整过程中费时且复杂，对操作者要求较高，并且在进行测量时受外界的干扰很大，导致测量的精度受到影响。

机床上其他类似存在热变形的杆状物(例如主轴和机床的导轨)也可能由于电机的发热而产生热膨胀，从而影响数据加工的精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种热变形补偿机制，用于补偿机床上的杆状物的热变形，进而补偿该热变形所导致的数据加工位置的误差。

根据本发明的第一方面，提供了一种热变形补偿方法，用于补偿机床上的杆状物的热变形。该方法包括：获得杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量；根据杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量确定热膨胀零点，所述热膨胀零点是所述杆状物上温度变化量与热位移量之间具有近似线性关系的位置；确定所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量；根据所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量确定所述杆状物的误差补偿量；以及根据误差补偿量来补偿所述杆状物的热变形。

在一个实施例中，根据所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量确定所述杆状物的误差补偿量包括：将所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量均匀分布到所述杆状物上的一个或多个轴向位置，以作为所述杆状物上的所述一个或多个轴向位置的误差补偿量。

在一个实施例中，杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量包括杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的轴向伸长量。

在一个实施例中，杆状物上的所述至少两个轴向位置包括所述杆状物的两个端点。

在一个实施例中，所述杆状物包括以下至少一项：机床的主轴；机床上的丝杆；以及机床的导轨。

根据本发明的第二方面，提供了一种热变形补偿装置，用于补偿机床上的杆状物的热变形。该装置包括：通信接口；至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储所述至少一个处理器可执行的指令，所述指令在被所述至少一个处理器执行时使得所述热变形补偿装置：获得杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量；根据杆状物上的至少两个轴向位置在两个或多个不同温度下的热位移量确定热膨胀零点，所述热膨胀零点是所述杆状物上温度变化量与热位移量之间具有近似线性关系的位置；确定所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量；根据所述热膨胀零点在特定温度变化量下的热位移量确定所述杆状物的误差补偿量；以及根据误差补偿量来补偿所述杆状物的热变形。