多轴机床时序预报误差补偿装置.pdf

发明所属技术领域为机械加工精度控制。
    目前国内生产的各类多轴机床的加工生产率很高，机床的价格也很贵，但因为在加工过程中存在着许多误差(如转位、刀具磨损、热变形、机床磨损和各种随机误差)，加工精度比一般精密车床要低得多，因而较大地限制了多轴机床的使用范围。但是实际上很多零件往往只有一、二个尺寸精度要求较高，因而如果在相应工位上设置一个在线控制的自动补偿刀架来消除其大部份误差，就可较大幅度地提高零件的加工精度，因而较大地扩大了多轴机床的应用范围。

    本发明提出了一种在多轴机床上误差补偿的新装置。在加工过程中不断用自动测量仪测量每个零件的加工尺寸，将此尺寸经A/D转换后变为数字存贮在微机内并构成一个时间序列。然后利用时间序列分析的理论，建立起代表加工中各种系统误差和随机误差的数学模型。利用构成的数学模型就可以予报下一个加工零件最可能产生的误差值，并由微机发令驱动自动补偿刀架进行补偿，从而将下一个工件的加工误差减到最小。

    国外有些公司为了提高多轴机床的加工精度，也开始应用补偿刀架。典型代表是西德Gildmeister公司在七十年代后期在卧式六轴自动车床上设置的自动补偿刀架(见图1)。图中1是工件，2是测量装置，3是控制装置，4是补偿刀架。其方法是在新机床出厂时测出转位误差，一次调好，使用中不能改变。因而当机床使用后实际转位误差有变化时无法调整，加工误差较大。此外刀具磨损的误差是累积到一定程度超出极大(max)或极小(min)值时再调整一次，因而误差也较大。其它误差不能补偿。国内目前尚无类似装置生产。本发明采用时序予报控制。对转位误差、刀具磨损误差不断进行测量计算以使其最小化；同时还可补偿其他误差如热变形误差和其它随机误差等。  

    本发明的具体实现可以图2为例来说明。图中1为凸轮轴，2为步进电机，3为加工工件，4为测量头  5为电磁气动换向阀，6为电感测微仪，7为直流放大器，8为A/D转换装置，9为微型计算机，10为功率放大器，11为电源，12和13为行程开关。自动补偿刀架安置在第III工位的纵刀架车削完毕时，凸轮轴1上的挡铁压下行程开关12，通过电磁阀5使测量头4快进。当测量头前进到极限位置时，压下行程开关13发出信号令计算机9进行采样，同时通过电磁阀使测量头退回原始位置。计算机采样后，立即发出信号使补偿刀架作微量让刀运动，以免刀架退回时划伤精加工表面。然后计算机根据时间序列进行下一个工件尺寸地予报计算及确定刀架的补偿量。在纵刀架快退结束时实现刀架的补偿和进刀。然后计算机进行数学模型参数的自动优化计算，以使加工误差保持最小。