基于总线的数控系统嵌入式热误差补偿实现方法.pdf

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1、2011年5月机床与液压Mav2011第39卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．9DOI：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

2、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—3TheMethodofTherma1．errorCompensationEmbeddedinCNCBasedonBasYINLing，CHENJihong，LIHaizhou，MAOXinyong，TANBo，LIUGuo(NationalNCSystemEngineeringResearc

3、hCenter，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430074，China)Abstract：ThermalerrorsisthemajorcontributortOtheinaccuracyoftheprecisionmachinetools．Thespindlethermaldeforma．tionmeasurementandmodelingwithTHK6370horizontalmachiningcenterwereintroduced．The

4、methodofthethermalerrorcompensa—tionembeddedintheCNCsystembasedonbuswasexpounded．Thesoftwareandhardwaredesigningofthecompensationmodulewerepresentedandthemodulewasdeveloped．TheexperimentalresultinTHK6370showsthattheprecisionisincreased30％．Keywords：Thermal·erorco

5、mpensation；CNCsystembasedonbus；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

6、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部件、故障诊断等子模块连接成闭环的链路，通过自现与应用方面的研究相对较少。文献[2]在XH714开发的NCUC网络接口实现各模块问信

7、息的实时传立式加工中心上应用了NC型误差补偿控制器；文献输，其数据传输周期为1ms。在此开放式平台上，[3]使用西门子840D提供的温度误差补偿参数接口温度传感器和位移传感器将实时测到的温度信号、位和PLC接口进行热误差补偿，补偿模型在数控系统移信号通过信号转换器变换成数字量信号送至NCUC中已经固定，对新建立的模型没有接口可进行补偿；链路，主控制器定时查询链路上的数据包，当NCUC文献[4]采用FANUC系统提供的外部坐标偏移功接口查询到返回的数据包带有热误差补偿标记时，依能，配合自制的控制板，测量、建模及计算均在外

8、挂照协议自动拆分其信息，将获取的各测点温度值送入的单片机补偿器上进行，通过数控系统的10接口与误差补偿器；补偿器根据当前温度信息和设置好的热CNC系统进行通讯，配合系统PLC实现热误差实时误差补偿模型，实时计算出补偿量，送入插补器；插补偿，这种通过中问接口装置实现温度信号采集和误补器在此段插补结束的时候，将此补偿量累加到当前收稿日