[发明专利]基于修改NC程序的数控机床综合误差三阶优化补偿方法

摘要

本发明属于多轴数控机床综合误差补偿关键技术研究领域，目的是为了解决现有技术中，对于长期服役后加工精度大幅度衰减的多轴数控机床缺少通用的误差补偿方法的问题。本发明提出的“分段细化‑分段优化‑深度优化”的三阶优化数控机床运动误差离线补偿方法。具体步骤如下：基于已有的NC程序，从相应的程序行中读取进给轴或主轴运动的起始点位和终止点位，将该段轨迹进行分段细化；计算出该路径上的各个关键点位并运用数控机床位姿预测模型求出其相应的误差，对关键点位进行初次优化；将优化后的点位进行以预定精度值为约束条件的迭代计算来实现深度优化。该方法对各种不同控制系统的多轴联动数控机床具有很好的通用性。

主权项

1.基于修改NC程序的数控机床综合误差三阶优化补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：根据多体系统运动学理论和机床的拓扑结构，建立多轴数控机床位姿误差预测模型；基于欲加工工件的NC程序，读取进给轴运动的起始点和终止点，计算起始点与终止点之间的距离，若所述距离产生的误差大于设定的误差阈值，则结合所述距离产生的误差进行误差三阶优化补偿并修改所述NC程序；将修改后的NC程序导入多轴数控机床伺服控制系统，进行实际铣削加工；进行三阶优化补偿的具体方法如下：分段细化：将进给轴或主轴起始点位设为N1(X1,Y1,Z1)，终止点位设为Nn(Xn,Yn,Zn)，按优先数系增长量将起始点至终止点的轨迹分为n‑1段，其各点位Ni(Xi,Yi,Zi)按下式求出：其中，rt为优先数系的增长系数，t与r为正数，i为取值从1到n的正整数；分段初次优化：将所述各个点位坐标代入公式后，将计算得到的代入公式深度优化：将计算得到的N_i'(X_i',Y_i',Z_i')代入公式1)和2)，在约束条件|N_i”(X_i”,Y_i”,Z_i”)‑N_i'(X_i',Y_i',Z_i')|≤ε₁下进行迭代计算实现深度优化，其中，ε₁表示误差阈值，表示经计算后的点N_i,p(x_i,y_i,z_i)的实际位置，N_i,p(x_i,y_i,z_i)^T是N_i,p(x_i,y_i,z_i)的列向量，是的列向量，代表多轴联动数控机床的位姿误差预测模型，N_i‑1,p(x_i‑1,y_i‑1,z_i‑1)^T是点位N_i‑1,p(x_i‑1,y_i‑1,z_i‑1)的列向量，N_i'(X_i',Y_i',Z_i')代表分段优化后的点位，N_i”(X_i”,Y_i”,Z_i”)代表深度优化后的点位。