一种基于校准体积的机床位移补偿方法和系统与流程

本发明涉及机床误差补偿技术领域，尤其涉及一种基于校准体积的机床位移补偿方法和系统。

背景技术：

机床在运转时，传动部件之间存在相对运动，机床丝杆、螺母座、轴承等摩擦热量，从而导致机床部件热膨胀，各运动轴的运动与目标发生偏移，从而造成机床加工误差。要解决以上问题就需要监测各传动部件的体积变化，然后根据各传动部件形变体积与位移变化的相对关系，计算出机床位移的位移值，然后补偿到数控系统中，达到对机床位移补偿的目的。

目前，很多机床在体积推测时并没有对推测体积进行校准，若在某一时间因为其他因素导致机床运动轴工作状态发生变化，带来运动轴推算体积误差，使机床运动轴位移量补偿出现误差，从而在此时间内机床加工出来的工件都会出现形变，导致工件返工，浪费人力物力。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于校准体积的机床位移补偿方法和系统；

本发明提出的一种基于校准体积的机床位移补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

s1、获取机床工作过程中运动轴在不同体积下运动轴的位移量，并建立运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系；

s2、分别在t1、t2……tn工作时间获取机床工作过程中运动轴体积，记作v1、v2、……vn，并建立机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表；

s3、获取运动轴当前工作时间ti并根据ti在所述机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表中查找运动轴推算体积vi；

s4、获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'，并将运动轴推算体积vi与测量体积vi'进行比较，根据比较结果得到运动轴校准体积v；

s5、根据所述运动轴校准体积v及运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系获取运动轴目标位移量对所述运动轴进行补偿。

其中，在s2中，所述机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表，具体包括：t1为运动轴开始位移时的时刻，tn为运动轴达到最大位移时的时刻，v1运动轴开始位移时的体积，vn为运动轴达到最大位移时的体积。

其中，在s3中，所述获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'具体包括：1≤i。

其中，在s4中，将运动轴推算体积vi与测量体积vi'进行比较，根据比较结果得到运动轴校准体积v，具体包括：

当0.95vi'＜vi＜1.05vi'时，得到运动轴校准体积v＝vi；

当1.05vi'＜vi＜1.1vi'时，得到运动轴校准体积v＝0.5vi+0.5vi'；

当1.1vi'＜vi时，得到运动轴校准体积v＝vi+1'，其中vi+1'为运动轴在ti+1工作时间的测量体积。

其中，在s1中，所述运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系，具体包括：所述函数映射关系分为多段区间，每个区间内运动轴体积与运动轴位移量有不同比例系数；

优选地，在s5中，根据所述运动轴校准体积v与运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系获取运动轴目标位移量，具体包括；判断运动轴校准体积v所在函数映射关系区间并获取对应的比例系数，并根据所述比例系数获取运动轴目标位移量。

一种基于校准体积的机床位移补偿系统，其特征在于，包括：

映射关系模块，用于获取机床工作过程中运动轴在不同体积下运动轴的位移量，并建立运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系；

推算表模块，用于分别在t1、t2……tn工作时间获取机床工作过程中运动轴体积，记作v1、v2、……vn，并建立机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表；

体积推算模块,用于获取运动轴当前工作时间ti并根据ti在所述机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表中查找运动轴推算体积vi；

体积校准模块，用于获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'，并将运动轴推算体积vi与测量体积vi'进行比较，根据比较结果得到运动轴校准体积v；

位移量补偿模块，用于根据所述运动轴校准体积v及运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系获取运动轴目标位移量对所述运动轴进行补偿。

其中，所述推算表模块，具体用于：t1为运动轴开始位移时的时刻，tn为运动轴达到最大位移时的时刻，v1运动轴开始位移时的体积，vn为运动轴达到最大位移时的体积。

其中，所述体积推算模块，具体用于：获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'，其中1≤i。

其中，所述体积校准模块，具体用于：

当0.95vi'＜vi＜1.05vi'时，得到运动轴校准体积v＝vi；

当1.05vi'＜vi＜1.1vi'时，得到运动轴校准体积v＝0.5vi+0.5vi'；

当1.1vi'＜vi时，得到运动轴校准体积v＝vi+1'，其中vi+1'为运动轴在ti+1工作时间的测量体积。

其中，所述映射关系模块，具体用于：所述函数映射关系分为多段区间，每个区间内运动轴体积与运动轴位移量有不同比例系数；

优选地，所述位移量补偿模块，具体用于：判断运动轴校准体积v所在函数映射关系区间并获取对应的比例系数，并根据所述比例系数获取运动轴目标位移量。

本发明通过建立运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系，同时建立机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表，通过获取机床当前工作时间，在所述推算表中查找运动轴推算体积，并获取当前时间运动轴测量体积，比较运动轴推算体积和运动轴测量体积大小，防止在某一时间因为其他因素导致机床运动轴工作状态发生变化，带来运动轴推算体积误差，使机床运动轴位移量补偿出现误差，从而使次机床在此时间段内加工出来的工件发生形变，确保运动轴推算体积的推算准确性，提高了机床加工精度和准确度，并降低了其他因素导致的误差带来的工件返工成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于校准体积的机床位移补偿方法的流程图；

图2为本发明提出的一种基于校准体积的机床位移补偿系统的模块示意图。

具体实施方式

如图1所示，图1为本发明提出的一种基于校准体积的机床位移补偿方法的流程图；

参照图1，一种基于校准体积的机床位移补偿方法，该方法包括以下步骤：

步骤s1，获取机床工作过程中运动轴在不同体积下运动轴的位移量，并建立运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系；

在本步骤中，所述运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系，具体包括：所述函数映射关系分为多段区间，每个区间内运动轴体积与运动轴位移量有不同比例系数；

在本实施方式中，通过在同型号的机床上预装体积检测装置，并通过体积检测装置获取机床工作过程中运动轴的体积和所述体积时运动轴位移量，再根据运动轴的体积和运动轴位移量的对应关系，建立体积与运动轴位移量的函数映射关系，如此只需要获取所述机床工作过程中在某一时刻的体积，即可通过所述函数模型计算当前运动轴的位移量。

步骤s2，分别在t1、t2……tn工作时间获取机床工作过程中运动轴体积，记作v1、v2、……vn，并建立机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表；

在本步骤中，所述机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表，具体包括：t1为运动轴开始位移时的时刻，tn为运动轴达到最大位移时的时刻，v1运动轴开始位移时的体积，vn为运动轴达到最大位移时的体积；

在本实施方式中，t1时刻为运动轴开始位移时的时刻，此时v1为运动轴开始位移时的体积；tn为运动轴达到最大位移时的时刻，此时vn为运动轴达到最大位移时的体积，当运动轴当前工作时间小于t1时，判定运动轴没有位移，无需对运动轴进行补偿，当运动轴当前工作时间大于tn时，判定运动轴达到最大位移值，此时对运动轴进行最大位移量补偿。

步骤s3，获取运动轴当前工作时间ti并根据ti在所述机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表中查找运动轴推算体积vi；

在本步骤中，所述获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'具体包括：1≤i。

在本实施方式中，通过机床pmc系统获取机床当前工作时间。

步骤s4、获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'，并将运动轴推算体积vi与测量体积vi'进行比较，根据比较结果得到运动轴校准体积v；

在本步骤中，将运动轴推算体积vi与测量体积vi'进行比较，根据比较结果得到运动轴校准体积v，具体包括：

当0.95vi'＜vi＜1.05vi'时，得到运动轴校准体积v＝vi；

当1.05vi'＜vi＜1.1vi'时，得到运动轴校准体积v＝0.5vi+0.5vi'；

当1.1vi'＜vi时，得到运动轴校准体积v＝vi+1'，其中vi+1'为运动轴在ti+1工作时间的测量体积。

在本实施方式中，当0.95vi'＜vi＜1.05vi'时，判断推算体积vi在误差范围内，选择vi作为校准体积v；当1.05vi'＜vi＜1.1vi'时，判断推算体积vi偏离误差范围10％，选择推算体积vi和测量体积vi'的平均值作为校准体积v；当1.1vi'＜vi时，判断推算体积vi偏离超过误差范围10％，选择测量体积vi+1'作为校准体积v；如此，确保推算体积的准确性。

步骤s5，根据所述运动轴校准体积v及运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系获取运动轴目标位移量对所述运动轴进行补偿；

在本步骤中，判断运动轴校准体积v所在函数映射关系区间并获取对应的比例系数，并根据所述比例系数获取运动轴目标位移量。

在本实施方式中，通过运动轴校准体积v，判断运动轴校准体积v所在函数映射关系区间并获取对应的比例系数，将所述比例系数与运动轴校准体积v相乘获得运动轴目标位移量，并对所述运动轴进行补偿。

如图2所示，图2为本发明提出的一种基于校准体积的机床位移补偿系统的模块示意图；

参照图2，一种基于校准体积的机床位移补偿系统，包括：

映射关系模块，用于获取机床工作过程中运动轴在不同体积下运动轴的位移量，并建立运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系；

映射关系模块，具体用于：所述函数映射关系分为多段区间，每个区间内运动轴体积与运动轴位移量有不同比例系数；

在本实施方式中，通过在同型号的机床上预装体积检测装置，并通过体积检测装置获取机床工作过程中运动轴的体积和所述体积时运动轴位移量，再根据运动轴的体积和运动轴位移量的对应关系，建立体积与运动轴位移量的函数映射关系，如此只需要获取所述机床工作过程中在某一时刻的体积，即可通过所述函数模型计算当前运动轴的位移量。

推算表模块，用于分别在t1、t2……tn工作时间获取机床工作过程中运动轴体积，记作v1、v2、……vn，并建立机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表；

推算表模块，具体用于：t1为运动轴开始位移时的时刻，tn为运动轴达到最大位移时的时刻，v1运动轴开始位移时的体积，vn为运动轴达到最大位移时的体积。

在本实施方式中，t1时刻为运动轴开始位移时的时刻，此时v1为运动轴开始位移时的体积；tn为运动轴达到最大位移时的时刻，此时vn为运动轴达到最大位移时的体积，当运动轴当前工作时间小于t1时，判定运动轴没有位移，无需对运动轴进行补偿，当运动轴当前工作时间大于tn时，判定运动轴达到最大位移值，此时对运动轴进行最大位移量补偿。

体积推算模块,用于获取运动轴当前工作时间ti并根据ti在所述机床运动轴工作时间和运动轴体积推算表中查找运动轴推算体积vi；

体积推算模块，具体用于：获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'，其中1≤i。

在本实施方式中，通过机床pmc系统获取机床当前工作时间。

体积校准模块，用于获取运动轴在工作时间ti的测量体积vi'，并将运动轴推算体积vi与测量体积vi'进行比较，根据比较结果得到运动轴校准体积v；

体积校准模块，具体用于：

当0.95vi'＜vi＜1.05vi'时，得到运动轴校准体积v＝vi；

当1.05vi'＜vi＜1.1vi'时，得到运动轴校准体积v＝0.5vi+0.5vi'；

当1.1vi'＜vi时，得到运动轴校准体积v＝vi+1'，其中vi+1'为运动轴在ti+1工作时间的测量体积。

在本实施方式中，当0.95vi'＜vi＜1.05vi'时，判断推算体积vi在误差范围内，选择vi作为校准体积v；当1.05vi'＜vi＜1.1vi'时，判断推算体积vi偏离误差范围10％，选择推算体积vi和测量体积vi'的平均值作为校准体积v；当1.1vi'＜vi时，判断推算体积vi偏离超过误差范围10％，选择测量体积vi+1'作为校准体积v；如此，确保推算体积的准确性。

位移量补偿模块，用于根据所述运动轴校准体积v及运动轴体积与运动轴位移量的函数映射关系获取运动轴目标位移量对所述运动轴进行补偿；

位移量补偿模块，具体用于：判断运动轴校准体积v所在函数映射关系区间并获取对应的比例系数，并根据所述比例系数获取运动轴目标位移量；

在本实施方式中，通过运动轴校准体积v，判断运动轴校准体积v所在函数映射关系区间并获取对应的比例系数，将所述比例系数与运动轴校准体积v相乘获得运动轴目标位移量，并对所述运动轴进行补偿。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。