机床热误差补偿及控制方法、电路、零件及存储介质与流程

本发明涉及机床控制，尤其涉及机床热误差补偿及控制方法、电路、零件及存储介质。

背景技术：

1、在零件加工过程中，机床的主轴、丝杠等部件会产生热变形，使刀具与工件之间的相对位置发生偏移。相关技术中，为降低热变形带来的加工误差，通常在机床的发热部件及其结构件上布置温度传感器，采集这些部件的温度，据以建立温度与热误差之间的模型，再将由模型得到的补偿量施加到运动轴的坐标上。这类做法依赖部件的温度能够影响该部件的宏观热变形。然而，温度传感器采集到的是结构件表面或近表面的温度，该温度传导至结构件内部并引起整个部件产生宏观热变形，需要经历较长的热传导过程，采集到的温度与热变形在时间上并不同步。机床所配置的控制器运算能力有限，难以实现复杂模型的实时运算。在环境温度波动的加工过程中，运动轴的坐标得不到与实际热变形相符的实时修正，工件的加工尺寸在温度变化时段偏离目标值。

2、可见，如何减小机床加工零件的尺寸偏差，是一个值得关注的技术问题。

技术实现思路

1、根据本公开实施例的第一方面，提供一种机床热误差补偿及控制方法，该方法包括：

2、获取机床所处环境的环境温度，所述环境温度为所述机床所在空间的气温；

3、通过预设的温度热误差关系，基于所述环境温度，确定所述机床的运动轴在目标轴向上的热误差，所述温度热误差关系表征环境温度与所述目标轴向上的热误差之间的对应关系；

4、采用所确定的热误差，对所述运动轴在所述目标轴向上的坐标进行补偿修正，得到修正后的控制参数；

5、按照所述修正后的控制参数，控制所述运动轴加工零件。

6、在一些可选的实施方式中，所述温度热误差关系采用一元线性模型表示，所述一元线性模型的自变量表示环境温度或环境温度与参考温度之间的温度差。

7、在一些可选的实施方式中，所述温度热误差关系经由预先标定得到，标定所述温度热误差关系的步骤包括：

8、按照第一预设频率，采集环境温度与所述运动轴在所述目标轴向上的热误差；

9、确定所采集的环境温度与第一参考温度之间的第一温度差值；

10、对所确定的第一温度差值与所采集的热误差进行线性回归分析，得到所述温度热误差关系。

11、在一些可选的实施方式中，所述标定所述温度热误差关系的步骤还包括：

12、按照第二预设频率，采集所述机床的发热部件的部件温度与所述运动轴在所述目标轴向上的热误差；

13、确定所采集的部件温度与第二参考温度之间的第二温度差值；

14、确定第一温度差值和第二温度差值是否分别符合预设条件，所述预设条件包括环境温度与热误差呈一次线性关系；

15、如果第一温度差值符合所述预设条件，且第二温度差值不符合所述预设条件，则将第一温度差值作为所述一元线性模型的自变量，并排除将第二温度差值作为所述一元线性模型的自变量。

16、在一些可选的实施方式中，所述对所确定的第一温度差值与所采集的热误差进行线性回归分析，得到所述温度热误差关系，包括：

17、对所确定的第一温度差值与所采集的热误差进行线性回归分析，以确定各数据点的残差；

18、将残差落在预设置信区间之外的数据点确定为离群点，并从所确定的第一温度差值与所采集的热误差中剔除离群点；

19、对剔除离群点后的第一温度差值与所采集的热误差重新进行线性回归分析，得到所述温度热误差关系。

20、在一些可选的实施方式中，参考温度表示所述机床在冷机状态下的温度。

21、根据本公开实施例的第二方面，提供一种零件，该零件采用本公开上述第一方面的机床热误差补偿及控制方法中任一实施例的方法加工得到。

22、根据本公开实施例的第三方面，提供一种机床热误差补偿及控制电路，该电路包括：

23、输入模块，被配置为获取机床所处环境的环境温度，所述环境温度为所述机床所在空间的气温；

24、处理模块，被配置为确定所述环境温度与参考温度之间的目标温度差值，基于所述目标温度差值通过预设的温度热误差关系确定所述机床的运动轴在目标轴向上的热误差，所述温度热误差关系表征环境温度与所述目标轴向上的热误差之间的对应关系，并采用所确定的热误差对所述运动轴在所述目标轴向上的坐标进行补偿修正得到修正后的控制参数；

25、控制模块，被配置为按照所述修正后的控制参数控制所述运动轴加工零件。

26、根据本公开实施例的第四方面，提供一种机床，包括：

27、存储器，用于存储计算机程序；

28、处理器，用于执行上述存储器中存储的计算机程序，且上述计算机程序被执行时，实现本公开上述第一方面的机床热误差补偿及控制方法中任一实施例的方法。

29、根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时，实现如上述第一方面的机床热误差补偿及控制方法中任一实施例的方法。

30、根据本公开实施例的第六方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的机床热误差补偿及控制方法中任一实施例的方法。

31、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

32、本公开实施例中，通过获取机床所处环境的、作为机床所在空间气温的环境温度，并确定环境温度与参考温度之间的目标温度差值，进而通过表征环境温度与目标轴向上的热误差之间对应关系的温度热误差关系，确定运动轴在目标轴向上的热误差，可以使确定热误差所依据的温度量不受结构件测点温度与其内部宏观热变形之间热传导滞后的影响；通过采用所确定的热误差对运动轴在目标轴向上的坐标进行补偿修正得到修正后的控制参数，并按照修正后的控制参数控制运动轴加工零件，可以使运动轴在目标轴向上的坐标得到与实际热变形相符的修正，减小该目标轴向上的热误差，得到尺寸偏差更小的零件。并且，可以提高机床热误差补偿的及时性。

33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

1.一种机床热误差补偿及控制方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度热误差关系采用一元线性模型表示，所述一元线性模型的自变量表示环境温度或环境温度与参考温度之间的温度差[代理师1]。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述温度热误差关系经由预先标定得到，标定所述温度热误差关系的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标定所述温度热误差关系的步骤还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所确定的第一温度差值与所采集的热误差进行线性回归分析，得到所述温度热误差关系，包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，参考温度表示所述机床在冷机状态下的温度。

7.一种零件，其特征在于，所述零件采用权利要求1至6中任一项所述的机床热误差补偿及控制方法加工得到。

8.一种机床热误差补偿及控制电路，其特征在于，所述电路包括：

9.一种机床，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现上述权利要求1至6中任一项所述的机床热误差补偿及控制方法。