基于HEIDENHAIN数控系统主轴轴向热变形补偿技术.pdf

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1、基于HEIDENHAIN数控系统主轴轴向热变形补偿技术严江云刘博张韬(沈机集团昆明机床股份有限公司，云南昆明650203)摘要：分析HEIDENHAIN数控系统实现机床热变形误差补偿的原理。介绍将其应用于数控机床主轴轴向热变形误差补偿的方法和步骤。以及一种自行设计PLC控制程序，识别温度变化过程，自动计算补偿值的原理和方法。经过在某大型加工中心上应用验证，证实基于数控系统的主轴轴向热变形补偿具有显著效果，并且通过识别温度变化过程控制补偿值计算方法具有更加稳定的效果。关键词：数控机床热变形误差补偿温度变化过程PLC中图分类号：TH134文献标识码：BThecom

2、pensationtechniqueofprincipalaxis廿1ermaldeformationbasedonHEIDENHAINNCsystemYANJiangyun，LIUBo，ZHANGTao(ShellGroupKunmingMachineToolCo．，Ltd．，Kunming650203，CHN)Abstract：ThisarticleanalyzesatheorythattheHEIDENHAINNCsystemrealizesmachinetoolthermaldeforma‘tionSerrorcompensation，andintro

3、ducesawaytoapplyittoCNCmachinetoolprincipalaxisthermaldeformationSerrorcompensation．Besides，aPLCcontrolprogramdesignedbyourselvesisalsomen—tioned，whichcanidentifytheprocessoftemperaturechangingandcalculatethebuilding—outautomati—cally．Byapplyingonsomelargemachiningcenters，theprincip

4、alaxisthermaldeformationcompensa—tiontechniqueyieldedremarkablygoodresults，andreceivedmoresteadyresultstocontrolthewayofcalculatingthebuilding——outbyidentifyingtheprocessoftemperaturechanging．Keywords：CNCMachineTool；ThermalDeformation；ErrorCompensation；TheProcessofTemperatureChan—gi

5、ng；ProgrammableLogicController数控机床是具有一定精度要求的加工设备。除几的公司，如瑞士MIKRON，日本的MAKINO、OKUMA、何精度、位置精度等误差外，机床热变形也是影响加工FANUC，德国的SIEMENS、HEIDENHAIN，以及北京机精度的重要误差来源。机床在运行状态下，会受到内床研究所等，这些厂家拥有各自的数控机床热变形误部和外部的多种热源影响，根据热源种类以及机床轴差的自动补偿技术，并将其作为现代高档数控机床的特点，热变形误差存在几种不同的表现形式。其中，机必备智能组件，嵌入数控系统或电气控制系统，为数控床主轴轴向

6、热变形误差相比主轴径向和进给轴热变形机床误差实时补偿的实施提供技术手段。更加明显。对此误差，在设计层面可采用加强冷却、优热误差补偿通常采用反馈中断补偿法和原点平移化结构等方法尽量减小热变形；同时，也可采用电气反补偿法两种不同的技术路线。反馈中断补偿是通过将向补偿抵消影响。本文结合海德汉数控系统(HEI—热误差模型的计算数值直接插入到伺服系统的位置反DENHAINiTNC530)，探讨基于滞后跟随功能的机床馈环中而实现的。该技术需要特殊的电子装置将热误主轴轴向热误差电气补偿方法。差信号插入伺服环中，这种插入一般需要局部改动CNC控制系统的硬件，并且基于数控系统的

7、伺服总线1技术现状是开放的。原点平移补偿法是通过热误差补偿控制器目前，国内外学者、研究机构针对数控机床热误差计算机床的热误差，把误差量作为补偿值送到CNC控产生机理、误差特征、误差数学建模、误差控制及其补制器，再通过外部机床坐标系偏移功能对相关PLC信偿技术进行了大量研究。至今约有10多家技术领先号处理，实现热误差量的补偿。图2中，补偿技术路线包括3个主要过程：温度获2HEIDENHAIN数控系统的补偿原理取(过程I)、创建补偿表(过程Ⅱ)和执行补偿(过程HEIDENHAIN数控系统在实现热变形补偿功能Ⅲ)。上使用滞后跟随(LagTracking)方式。原理如

8、图1所温度获取(过程I)是数控系统自动