一種基于華中八型數控機床熱誤差補償儀器及其補償方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于數控機床加工精度技術領域，特別涉及一種基于華中八型數控機床熱誤差補償儀器及其補償方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，機械制造技術不斷向著高精度、高智能、高速度的方向發展，這對機械加工提出了更高的要求。在現代制造機械制造中，精密加工技術占著越來越重要的地位，這對數控機床和加工中心的精度也提出了更高的要求。影響機床加工精度的主要因素可以歸納為:(I)機床的幾何誤差；(2)機床的熱誤差；(3)加工過程中切削力所引起的誤差；(4)刀具磨損引起的誤差；(5)其他誤差源。大量實驗表明，在機床眾多的誤差源中，機床的幾何誤差和熱誤差對機床的加工精度影響最大，而其中的熱誤差占機床加工總誤差的40%?70%，因此有效的控制機床的熱變形所帶來的誤差是提高機床加工精度的關鍵技術。
[0003]目前對于數控機床的熱誤差補償，雖然做了大量理論研宄，但工業現場實施起來卻很困難。其主要原因在于熱誤差的測試環節、熱誤差的建模環節以及數控機床熱誤差參數修改環節是彼此分離的。很多情況下是由數控機床廠家派遣具有一定理論基礎的工程人員到數控機床使用單位，進行實地測量并將測量數據交給研宄人員進行熱誤差模型的建立，最后再將模型數據反饋給工程操作人員進行參數設定。整個過程不僅周期長而且成本高，因此發明一種針對數控機床熱誤差補償功能快速實現的方法十分必要的。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于華中八型數控機床熱誤差補償儀器及其補償方法，易于操作，無需專業知識，就可實現華中八型數控機床的熱誤差補償功能。
[0005]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0006]一種基于華中八型數控機床熱誤差補償功能儀器，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括PTlOO溫度傳感器，PT100溫度傳感器通過NI9217采集卡和cDAQ-9174的第一輸入端連接，電渦流傳感器通過NI9239采集卡和cDAQ-9174的第二輸入端連接，cDAQ-9174的輸出端通過USB連線和計算機相連，將PT100溫度傳感器、電渦流傳感器的探頭固定在機床各溫度測點和主軸附近，用于測量機床各溫度測點的溫度及主軸的熱誤差，激光干涉儀單獨使用，用于測量進給軸的熱誤差，以太網用于建立計算機和華中八型數控系統的數據通信；軟件部分安裝于計算機上，軟件部分包括實驗設置模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和數據傳輸模塊，實驗設置模塊提供工程信息、溫度通道和熱誤差通道以及補償軸參數的設置功能；數據采集模塊通過控制硬件部分提供溫度和主軸熱誤差數據的采集、顯示與存儲功能；數據處理模塊提供溫度測點優化和熱誤差建模的功能；數據傳輸模塊提供熱誤差模型到華中八型數控系統的傳送功能。
[0007]一種基于華中八型數控機床熱誤差補償方法，包括如下步驟:
[0008]I)首先在軟件部分的實驗設置模塊設定熱誤差補償軸的類型是進給軸或者主軸，然后設置相應的工程信息、補償軸信息，其中工程信息包括機床名稱、實驗名稱；補償軸信息:針對主軸，補償軸信息包括軸名稱、軸號、測量儀器、主軸轉速、測量次數、溫度和熱誤差通道號；針對進給軸，補償軸信息除了包括軸名稱、軸號、轉速、測量儀器、溫度通道號外，還要包括熱誤差測量起始位置、終止位置、往復還是單程的測量方式、行程次數、暫停時間；
[0009]2)根據步驟I)的設置信息，如果補償軸類型設置為進給軸，首先將對應步驟I)設定的溫度通道號的PTlOO溫度傳感器固定于機床各溫度測點，然后通過軟件部分的數據采集模塊控制硬件部分采集步驟I)設定的溫度通道的數據，然后利用激光干涉儀采集進給軸的熱誤差數據；如果補償軸類型設置為主軸，則通過軟件部分的數據采集模塊控制硬件部分采集相應溫度通道的數據和相應的主軸熱誤差通道的數據；
[0010]3)對步驟2)采集的溫度通道的數據通過軟件部分的數據處理模塊進行溫度測點優化，首先利用模糊聚類分析對溫度通道對應的溫度測點進行分類，從同一類別中挑選一個表征溫度測點，然后利用灰色關聯分析對挑選出的表征溫度測點進行性能評價和相對優劣的排序，最后選擇與熱誤差最相關的溫度測點作為關鍵溫度測點，利用多元線性回歸分析建立步驟2)采集的機床熱誤差數據與關鍵溫度測點數據之間熱誤差模型；
[0011]4)首先利用軟件部分的數據傳輸模塊，通過以太網建立計算機和華中八型數控系統的通信，然后將步驟3)建立的熱誤差模型傳輸到華中八型數控系統對應的位置；
[0012]5)復位機床，華中八型數控機床熱誤差補償功能生效。
[0013]本發明的優點是:由于把華中八型數控機床熱誤差補償功能的實現劃分為實驗設置、熱誤差和溫度數據采集、熱誤差建模、模型參數傳輸四個步驟，并且每個步驟在軟件部分都易于操作，使用者即使沒有深厚的專業知識只需依次完成本發明軟件部分規定的各步驟的任務，就可實現華中八型數控機床的熱誤差補償功能。由于通過以太網連接的方式實現和華中八型數控系統的通信，所以利用軟件部分可直接修改華中八型數控系統內部熱誤差補償功能的參數。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明儀器的連接圖。
[0015]圖2為本發明基于華中八型數控機床熱誤差補償功能實現的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明進行詳細描述。
[0017]參照圖1，一種基于華中八型數控機床熱誤差補償儀器，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括PT10溫度傳感器，PT100溫度傳感器通過NI9217采集卡和cDAQ-9174的第一輸入端連接，電渦流傳感器通過NI9239采集卡和cDAQ-9174的第二輸入端連接，cDAQ-9217的輸出端通過USB連線和計算機相連，將PT100溫度傳感器、電渦流傳感器的探頭固定在機床各溫度測點和主軸附近，用于測量機床各溫度測點的溫度及主軸的熱誤差，激光干涉儀單獨使用，用于測量進給軸的熱誤差，以太網用于建立計算機和華中八型數控系統的數據通信；軟件部分安裝于計算機上，軟件部分包括實驗設置模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和數據傳輸模塊，實驗設置模塊提供工程