关于总线数控系统嵌入式热误差补偿实现方法.pdf

2011年5月 机床与液压 Mav2011 第39卷 第9期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．39No．9 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．09．002 基于总线的数控系统嵌入式热误差补偿实现方法 尹玲 ，陈吉红，李海洲 ，毛新勇，谭波 ，刘国 (华 中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，湖北武汉 430074) 摘要：热误差是影响机床加工精度的重要误差源。简要介绍THK6370卧式加工中心主轴热变形的测量及建模方法，详 细阐述热误差补偿在基于总线的数控系统上嵌入式集成的方法，提出热误差补偿模块的软硬件设计方案 ，并开发补偿模 块。在THK6370上进行实验验证 ，结果表明，加工精度提高了30％。 关键词：热误差补偿；总线数控系统 ；嵌入式集成 中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2011)9—005—3 TheM ethodofTherma1．errorCompensationEmbedded inCNC BasedonBas YIN Ling，CHENJihong，LIHaizhou，MAOXinyong，TAN Bo，LIU Guo (NationalNCSystemEngineeringResearchCenter，HuazhongUniversityofScienceand Technology，WuhanHubei430074，China) Abstract：ThermalerrorsisthemajorcontributortOtheinaccuracyoftheprecisionmachinetools．Thespindlethemraldefomra． tionmeasurementandmodelingwithTHK6370horizontalmachiningcenterwereintroduced．Themethodofthethemr alerrorcompensa— tionembeddedintheCNCsystem basedonbuswasexpounded．Thesoftwareandhardwaredesigningofthecompensationmodulewere presentedandthemodulewasdeveloped．TheexperimentalresultinTHK6370showsthattheprecisionisincreased30％ ． Keywords：Themr al·errorcompensation；CNC system basedonbus；Embeddedintegration 数控机床在加工过程中，由于切削热、主轴轴 差补偿计算的方式不仅增加了硬件成本 ，也降低了补 承 、丝杠螺母副、高速运动导轨副等的摩擦热和环境 偿的实时性。作者对实验室 自主研发的基于总线的数 温度等引起机床部件的热变形 ，导致加工精度大大降 控系统进行了深入研究 ，设计开发了嵌入式集成的热 低。大量研究表明，机床热变形所产生的误差占机床 误差补偿模块 。 总误差的40％一70％…。热误差补偿技术可以修正 1 嵌入式热误差补偿实现方案 主轴 (或工件)与切削刀具之间的热漂误差 ，提高 作者所在的课题组成员自主研发了基于现场总线 机床加工精度，降低废品率、增加生产效率和经济效 接 口的开放式数控系统。如图1所示 ，系统构建于工 益。因此 ，热误差补偿技术成为了众多研究者关注的 业 PC+实时LINUX操作系统的平 台，采用 以太网光 课题。目前针对机床热误差的测量 、建模及仿真分析 纤将主控制器与信号转换器、伺服控制器 、输入输出 方面的研究甚多，但对热误差补偿在数控系统中的实