用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法，其步骤为：在数控系统的人机界面上输入试验所得的补偿值，通过实验方法测量出滑枕伸出不同位置时主轴端部的悬垂误差，和采用不同重量的附件铣头产生的悬垂误差，将实验测量的误差补偿数值通过对话框输入数控系统，所述的补偿数值包括正向补偿误差和负向补偿误差两种不同的运动状态下的误差，数控系统将这两种补偿数值分别存储到PLC控制器中，在PLC控制器中对应正向补偿误差设有DB正向数据模块，对应负向补偿误差设有DB负向数据模块，再利用PLC程序通过DB数据模块中的数据对滑枕的悬垂度进行线性处理，本方法具有方法简单、补偿精度高、加工精度高、机床使用寿命长等优点。
【专利说明】用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大型机床【技术领域】，具体地说是一种用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，大型数控落地镗铣床最主要的结构特征是采用悬臂式滑枕工作部件，所述重锤在立柱I内通过钢丝吊绳2与主轴箱3相连接，钢丝吊绳2与主轴箱3之间连接补偿油缸4，电液比例阀设置在补偿油缸4的油路上，并与PLC控制器电连接，主轴箱3下方的立柱I上设有光栅尺，光栅尺实时监测主轴箱3的下垂量并将其传输给数控系统中的PLC控制器对其进行计算，PLC控制器计算后再指令电液比例阀动作，以控制补偿油缸4的油液进出量，进而对滑枕5实时进行平衡补偿，滑枕5工作时，由于大型落地镗铣床的镗杆和滑枕5的质量很大，且处于悬伸状态，其工作行程越大，最大悬伸量也越大。由于滑枕5自身及其主轴6等附件的重量因素，滑枕在伸出过程中必然会产生挠曲变形，引起机床主轴和刀具的角度误差和位移误差，从而影响机床的加工精度。因此必须对滑枕挠曲变形采取适当的补偿措施，以保证整个机床的加工精度。
[0003]现有的补偿方法有:
1.主轴箱中心位移补偿，通过油缸改变钢丝绳的长度，使重心位置在垂直面内升高。
[0004]2.滑枕下垂补偿，通过滑枕上面两对称油缸拉紧，通过作用力增加滑枕刚度，使滑枕有被拉直的趋势，减小滑枕挠曲变形量。
[0005]3.安装附件补偿，在滑枕底部设置油腔，增大其压力，抬高滑枕，起到补偿的作用。
[0006]4.主轴箱变压液压腔补偿，在主轴箱滑枕导轨板上下斜对面分别设置变压器静压腔，将其分成两组变压静压腔，并分别与两组液压阻尼体及比例减压阀相连，通过控制系统改变变压静压腔的油压实现滑枕前端抬高进行补偿。
[0007]前三种补偿方式的不足之处是，主要通过主轴箱或滑枕因外力而产生的变形来补偿，往往会产生主轴箱变形过大而滑枕却没有得到补偿的情况，而且补偿量无法精确控制，补偿精度低。第四种方式较前三种方式具有补偿范围广，精度高的特点，但其变压液压腔油压控制方式较为繁琐，不易实施。
[0008]经检索，200910231156公开了一种电液比例伺服阀柔性控制方法的发明专利，该专利包括以下步骤:机床上电启动时，根据油缸的初始状态值和目标值，发出阶梯式给定值以柔性控制电液比例伺服阀的输出，从而柔性的增加油缸压力至所属目标值，机机床正常运行后，根据滑枕当前运行值和当前目标值发出阶梯式给定值，控制电液比例伺服阀使油缸运行至所所述当前目标值，以消除机床上电启动以及运行时压力调整较大对油缸油管即钢丝绳等元器件瞬间造成的冲击，其不足是:由于目标值呈稳定的水平直线状态，当需要到达上一目标值时，需要设定一阶高值，这个阶高值设定的是垂直的预定值，由此可以见，这种阶梯式的补偿方法，不但消除不了机床上电启动以及运行时压力调整较大，并对油缸油管以及钢丝绳等器件瞬间造成的冲击，而且，保证不了落地镗铣床的加工精度。[0009]中国专利号为CN2011103179876，专利名称为一种数控落地镗铣床滑枕移动倾斜的双重补偿方法及装置的发明专利，该专利是通过双重补偿的方法对滑枕进行补偿，其不足是:方法复杂，费用高。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种方法简单、加工精度高、机床使用寿命长、可实时跟进方滑枕的悬伸量进行补偿的用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法。
[0011]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法，其特征在于具体步骤如下:
a、在840Dsl数控系统的人机界面上输入试验所得的补偿值，通过实验方法测量出滑枕伸出不同位置时主轴端部的悬垂误差，和采用不同重量的附件铣头产生的悬垂误差，将实验测量的误差补偿数值通过对话框输入数控系统，所述的补偿数值包括正向补偿误差和负向补偿误差两种不同的运动状态下的误差，数控系统将这两种补偿数值分别存储到PLC控制器中，在PLC控制器中对应正向补偿误差设有DB正向数据模块，对应负向补偿误差设有DB负向数据模块，再利用PLC程序通过DB数据模块中的数据对滑枕的悬垂度进行实时线性补偿处理，
b、所述PLC程序的线性补偿处理流程为:
通过检测元件实时检测滑枕的位置并传递给数控系统，由数控系统内的PLC控制器中的程序循环读取滑枕的位置信号并加以处理，PLC控制器将计算结果通过模拟数字转换模块输出给电液比例阀，使电液比例阀实时控制补偿油缸的油压，
当开机时，控制系统中的PLC程序指令电液比例阀控制补偿油缸驱动滑枕并同时对滑枕的开机初始脉冲进行正向补偿和负向补偿，
当控制系统中的PLC控制器程序指令电液比例阀控制补偿油缸驱动滑枕按坐标轴负向运行时，PLC程序实时根据读取检测元件实时检测的位置信号确定滑枕在Z轴上悬垂的坐标数值并同时根据DB负向数据模块中的数值进行比对运算处理，输出补偿值并通过模拟数字转换后，指令给电液比例阀，由电液比例阀控制补偿油缸对滑枕同时进行正向补偿和负向补偿，
当控制系统中的PLC控制器程序指令电液比例阀控制补偿油缸驱动滑枕按坐标轴正向运行时，PLC控制器程序实时根据读取检测元件实时检测的位置信号确定滑枕在Z轴上悬垂的坐标数值并同时根据DB正向数据模块中的数值进行比对运算处理，输出补偿值并通过模拟数字转换后，指令给电液比例阀，由电液比例阀控制补偿油缸对滑枕同时进行正向补偿，
当补偿值大于I时，数控系统中的PLC控制器指令电液比例阀跳转，补偿油缸不动作，滑枕停止运行。
[0012]当补偿值小于I时，数控系统中的PLC控制器程序继续控制滑枕运行的实时补偿，以保证滑枕在悬垂工作中的水平度，极大的保证了机床的加工精度。
[0013]本发明所述线性补偿数据的计算过程:利用软件STEP7编辑PLC程序，首先通过FB2读取方滑枕所在轴的坐标数与PLC程序中的DB数据块中的误差补偿表中的坐标点进行比较，处于哪一个坐标点就采用这个点的补偿值进行输出，为了达到更精确的补偿效果，使得输出的补偿值随着坐标的变化每时每刻都进行调整，即采用线性补偿方式，运用等比例运算等数学公式，将补偿值随坐标按一定关系进行平滑的线性输出，大大提高了补偿精度，补偿数据的具体计算方法:设坐标轴任意一点X，则点X相邻两个补偿点m和η的补偿值为a和b,补偿值的差值为b-a,两个补偿点的差值为50,则x点所在的误差值y为:
则可得出比例关系为为:
【权利要求】
1.一种用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法，其特征在于具体步骤如下: 在数控系统的人机界面上输入试验所得的补偿值，通过实验方法测量出滑枕伸出不同位置时主轴端部的悬垂误差，和采用不同重量的附件铣头产生的悬垂误差，将实验测量的误差补偿数值通过对话框输入数控系统，所述的补偿数值包括正向补偿误差和负向补偿误差两种不同的运动状态下的误差，数控系统将这两种补偿数值分别存储到PLC控制器中，在PLC控制器中对应正向补偿误差设有DB正向数据模块，对应负向补偿误差设有DB负向数据模块，再利用PLC程序通过DB数据模块中的数据对滑枕的悬垂度进行实时线性补偿处理。
2.根据权利要求1所述的一种用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法，其特征在于所述PLC程序的线性补偿处理流程为:通过检测元件实时检测滑枕的位置并传递给数控系统，由数控系统内的PLC控制器中的程序循环读取滑枕的位置信号并加以处理，PLC控制器将计算结果通过模拟数字转换模块输出给电液比例阀，使电液比例阀实时控制补偿油缸的油压， 当开机时，控制系统中的PLC程序指令电液比例阀控制补偿油缸驱动滑枕并同时对滑枕的开机初始脉冲进行正向补偿和负向补偿， 当控制系统中的PLC控制器程序指令电液比例阀控制补偿油缸驱动滑枕按坐标轴负向运行时，PLC程序实时根据读取检测元件实时检测的位置信号确定滑枕在Z轴上悬垂的坐标数值并同时根据DB负向数据模块中的数值进行比对运算处理，输出补偿值并通过模拟数字转换后，指令给电液比例阀，由电液比例阀控制补偿油缸对滑枕同时进行正向补偿和负向补偿， 当控制系统中的PLC控制器程序指令电液比例阀控制补偿油缸驱动滑枕按坐标轴正向运行时，PLC控制器程序实时根据读取检测元件实时检测的位置信号确定滑枕在Z轴上悬垂的坐标数值并同时根据DB正向数据模块中的数值进行比对运算处理，输出补偿值并通过模拟数字转换后，指令给电液比例阀，由电液比例阀控制补偿油缸对滑枕同时进行正向补偿， 当补偿值大于I时，数控系统中的PLC控制器指令电液比例阀跳转，补偿油缸不动作，滑枕停止运行。 当补偿值小于I时，数控系统中的PLC控制器程序继续控制滑枕运行的实时补偿，以保证滑枕在悬垂工作中的水平度，极大的保证了机床的加工精度。
3.根据权利要求1所述的一种用于落地镗铣床上的线性垂度补偿方法，其特征在于所述线性补偿数据的计算过程:利用软件STEP7编辑PLC程序，首先通过FB2读取方滑枕所在轴的坐标数与PLC程序中的DB数据块中的误差补偿表中的坐标点进行比较，处于哪一个坐标点就采用这个点的补偿值进行输出，再运用等比例运算等数学公式，将补偿值随坐标按一定关系进行平滑的线性输出，其补偿数据的具体计算方法:设坐标轴任意一点X，则点X相邻两个补偿点m和η的补偿值为a和b，补偿值的差值为b_a,两个补偿点的差值为50，则X点所在的误差值I为:则得出比例关系为为
【文档编号】B23Q23/00GK103831672SQ201410107645
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月23日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】高山, 郑曙光, 王建军, 王子成 申请人:威海华东数控股份有限公司