本发明专利技术提供了一种用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法及系统，包括S1、获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；S2、根据S1中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴外部轴向伸长量；S3、根据S2中的主轴外部轴向伸长量，计算得到主轴外部伸长量补偿值，并将主轴外部伸长量补偿值分解为机床各个轴的补偿分量；S4、实现对主轴热伸长的动态补偿。用主轴内部位移传感器测量值计算主轴外部轴向热伸长量，且把主轴热伸长补偿量根据机床坐标系分解为各轴补偿分量，解决了各轴动态补偿的问题，提高了对主轴伸长量补偿的精确度，且适用于五轴机床。适用于五轴机床。适用于五轴机床。
【技术实现步骤摘要】
用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法及系统
[0001]本专利技术涉及五轴机床控制
，具体地，涉及一种用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法及系统。
技术介绍
[0002]五轴机床的主轴在高速转动过程中，主轴的温度会逐渐升高，从而导致主轴的热膨胀伸长。目前针对主轴热伸长补偿的方法主要通过在主轴安装温度传感器，通过大量实验建立主轴温度与伸长量之间的关系模型，用于计算补偿量，并且仅考虑单个轴向的补偿，这种方法的补偿精度受温度传感器安装位置的影响较大。
[0003]现有公开号为CN113695970B的中国专利申请文献，公开了一种对铣床主轴温升引起的热伸长进行补偿的方法，包括以下步骤：首先，从机床冷机状态开始跑合一个流程，并对温度数据及热伸长数据采集，利用温度传感器实时检测当前铣床主轴转速下的温度数据，同时，通过对刀仪检测当前温度数据下的主轴热伸长数据；然后，通过控制器抓取跑合过程中的温度数据及主轴热伸长数据来建立两者之间的关系模型；最后，通过建立的关系模型，根据机床的实时温度数据计算当前的热伸长从而进行补偿。
[0004]现有技术中的对主轴温升引起的热伸长补偿方法，通过建立主轴温度与伸长量之间的关系计算补偿值，计算结果受到温度传感器安装位置的影响，补偿精度低，且其计算模型中仅考虑Z轴方向，无法适用于五轴机床。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法及系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法,包括如下步骤：
[0007]S1、获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；
[0008]S2、根据S1中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴外部轴向伸长量；
[0009]S3、根据S2中的主轴外部轴向伸长量，计算得到主轴外部伸长量补偿值，并将主轴外部伸长量补偿值分解为机床各个轴的补偿分量；
[0010]S4、实现对主轴热伸长的动态补偿。
[0011]优选地，针对步骤S1，位移传感器输出的电信号与位移之间的数学关系如下：
[0012]D＝aU+b；
[0013]其中，D表示位移传感器检测的主轴内部轴向伸长量，U表示位移传感器输出的电信号，a和b二者为常数，由不同规格的传感器特性决定。
[0014]优选地，针对S2，主轴内部位移传感器检测的主轴内部轴向伸长量与主轴外部轴
向伸长量之间的数学关系为：
[0015]f(x)＝cx+d；
[0016]其中，x表示位移传感器测量的主轴内部轴向伸长量，f(x)表示主轴外部轴向伸长量，c和d二者由对主轴内部轴向热伸长量进行标定后计算得到。
[0017]优选地，对主轴内部轴向热伸长量的标定过程如下：
[0018]从主轴初始状态开始测量主轴内部伸长量x、外部伸长量y，到主轴温度达到稳态停止测量，共测量n组数据(xi,yi),i＝0,1,2，。。。，n
‑
1；
[0019]利用最小二乘法对测量的n组数据进行线性拟合，把n组数据带入以下方程：
[0020][0021]计算得到c和d的值。
[0022]优选地，针对步骤S3、计算主轴外部轴向伸长量和机床初始状态主轴伸长量基准值的差值，得到主轴外部伸长量补偿值，并根据五轴机床坐标系把主轴外部伸长量补偿值分解为各个轴的补偿分量。
[0023]优选地，包括如下步骤：
[0024]S1.1、获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；
[0025]S1.2、判断主轴内部的轴向伸长量是否达到补偿触发阈值，若达到补偿触发阈值则进入步骤S2.1，若未达到补偿触发阈值则进入加工程序；
[0026]S2.1、根据S1.1中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴外部轴向伸长量；
[0027]S2.2、判断主轴外部轴向伸长量是否小于软件限制，若小于软件限制则进入步骤S3.1，若不小于软件限制则把软件限制作为伸长量进入步骤S3.1；
[0028]S3.1、获取五轴机床各轴坐标值；
[0029]S3.2、计算得到主轴外部伸长量补偿值，并将主轴外部伸长量补偿值分解为机床各个轴的补偿分量；
[0030]S4.1、进行主轴热伸长的动态补偿；
[0031]S4.2、若动态补偿未成功触发报警信息流程结束；若动态补偿成功，进入加工程序；
[0032]S4.3、若加工程序结束流程结束，若加工程序未结束，返回步骤S1.1。
[0033]根据本专利技术提供的一种用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿系统，补偿系统包括：
[0034]第一模块：获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；
[0035]第二模块：根据S1中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴外部轴向伸长量；
[0036]第三模块：根据S2中的主轴外部轴向伸长量，计算得到主轴外部伸长量补偿值，并将主轴外部伸长量补偿值分解为机床各个轴的补偿分量；
[0037]第四模块：实现对主轴热伸长的动态补偿。
[0038]优选地，第一模块包括PLC模拟输入模块，PLC模拟输入模块根据以下公式把接收到的传感器输出的电信号转换为位移信号：
[0039]D＝aU+b；
[0040]其中，D表示位移传感器检测的主轴内部轴向伸长量，U表示位移传感器输出的电信号，a和b二者为常数，由不同规格的传感器特性决定。
[0041]优选地，第三模块在控制系统中保存机床初始状态主轴伸长量的基准值，计算主轴外部轴向伸长量和机床初始状态主轴伸长量基准值的差值，得到主轴外部伸长量补偿值。
[0042]优选地，第一模块包括：
[0043]第一子模块：获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；
[0044]第二子模块：判断主轴内部的轴向伸长量是否达到补偿触发阈值，若达到补偿触发阈值则进入第三子模块，若未达到补偿触发阈值则进入加工程序；
[0045]第二模块包括：
[0046]第三子模块：根据第一子模块中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴外部轴向伸长量；
[0047]第四子模块：判断主轴外部轴向伸长量是否小于软件限制，若小于软件限制则进入第五子模块，若不小于软件限制则把软件限制作为伸长量进入第五子模块；
[0048]第三模块包括：
[0049]第五子模块：获取五轴机床各轴坐标值；
[0050]第六子模块：计算得到主轴外部伸长量补偿值，并将主轴外部伸长量补偿值分解为机床各个轴的补偿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；S2、根据S1中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴外部轴向伸长量；S3、根据S2中的主轴外部轴向伸长量，计算得到主轴外部伸长量补偿值，并将主轴外部伸长量补偿值分解为机床各个轴的补偿分量；S4、实现对主轴热伸长的动态补偿。2.如权利要求1所述的用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法，其特征在于，针对步骤S1，位移传感器输出的电信号与位移之间的数学关系如下：D＝aU+b；其中，D表示位移传感器检测的主轴内部轴向伸长量，U表示位移传感器输出的电信号，a和b二者为常数，由不同规格的传感器特性决定。3.如权利要求1所述的用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法，其特征在于，针对S2，主轴内部位移传感器检测的主轴内部轴向伸长量与主轴外部轴向伸长量之间的数学关系为：f(x)＝cx+d；其中，x表示位移传感器测量的主轴内部轴向伸长量，f(x)表示主轴外部轴向伸长量，c和d二者由对主轴内部轴向热伸长量进行标定后计算得到。4.如权利要求3所述的用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法，其特征在于，对主轴内部轴向热伸长量的标定过程如下：从主轴初始状态开始测量主轴内部伸长量x、外部伸长量y，到主轴温度达到稳态停止测量，共测量n组数据(xi,yi),i＝0,1,2，。。。，n
‑
1；利用最小二乘法对测量的n组数据进行线性拟合，把n组数据带入以下方程：计算得到c和d的值。5.如权利要求1所述的用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法，其特征在于，针对步骤S3、计算主轴外部轴向伸长量和机床初始状态主轴伸长量基准值的差值，得到主轴外部伸长量补偿值，并根据五轴机床坐标系把主轴外部伸长量补偿值分解为各个轴的补偿分量。6.如权利要求1所述的用于五轴机床的主轴热伸长动态补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.1、获取安装在主轴内部的位移传感器实时测量的主轴内部的轴向伸长量电信号，并将位移传感器输出的电信号转换为位移信号；S1.2、判断主轴内部的轴向伸长量是否达到补偿触发阈值，若达到补偿触发阈值则进入步骤S2.1，若未达到补偿触发阈值则进入加工程序；S2.1、根据S1.1中的位移信号，将主轴内部位移传感器测量的轴向伸长量转换为主轴
外部轴向伸长量；S2.2、判断主轴外部轴向伸长量是否小于软件限制，若小于软件限制则进入步骤S3.1，若不小于软件限制则把软件限制作为伸长量进入步骤S3.1；S3.1、获取五轴机床各轴坐标值；S3....
【专利技术属性】
技术研发人员：王宇晗，姚彬，
申请(专利权)人：上海拓璞数控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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