申请/专利权人：江西佳时特精密机械有限责任公司

申请日：2024-01-26

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117681037B

主分类号：B23Q11/00

分类号：B23Q11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.03.29#实质审查的生效;2024.03.12#公开

摘要：本发明公开了一种基于位移传感器的高精度主轴热伸长闭环补偿方法，装置包括主轴、支架、位移传感器和线缆，所述支架上端与主轴上端面盖连接，支架底端横杆顶部靠近主轴下端面，所述横杆顶部与主轴下端面之间设置有位移传感器，所述横杆内部设有管道，所述管道内布置有线缆，所述线缆一端经管道与位移传感器连接，另一端与机床数控系统通信连接。本发明基于位移传感器的高精度数控机床主轴热伸长闭环补偿装置可实现主轴热伸长的直接测量，补偿方法采用滤波算法可以补充测量基准面形状和安装误差，并根据滤波后的结果，对主轴下端面的位置进行补偿调整，从而有效降低因主轴受热形变对高精度数控机床加工精度和稳定性的影响。

主权项：1.一种基于位移传感器的高精度主轴热伸长的闭环补偿方法，其特征在于，闭环补偿装置包括主轴（1）、支架（2）、位移传感器（3）和线缆（4），所述支架（2）上端与主轴上端面盖（5）连接，支架（2）底端横杆（6）顶部靠近主轴下端面（7），所述横杆（6）顶部与主轴下端面（7）之间设置有位移传感器（3），所述横杆（6）内部设有管道（8），所述管道（8）内布置有线缆（4），所述线缆（4）一端经管道（8）与位移传感器（3）连接，另一端与机床数控系统通信连接；所述横杆（6）顶部在位移传感器（3）安装位置设有安装孔（9），所述安装孔（9）贯通至管道（8）内，安装孔（9）尺寸与位移传感器（3）底座尺寸相等；所述闭环补偿装置的补偿方法，包括以下步骤：步骤S1、位移传感器（3）实时采集主轴（1）热伸长的位移数据，并通过线缆（4）将采集到的位移数据发送至机床数控系统；步骤S2、机床数控系统对采集的位移数据进行限幅滤波处理，剔除无效采样值；所述限幅滤波处理过程如下：设位移传感器（3）两次相邻时刻的采样值分别为Xn和Xn-1，求出Xn与Xn-1间的差值，以绝对值表示，然后将该值与两次采样允许的最大偏差值比较，如果两次采样值差的绝对值超过了允许的最大偏差值范围，则认为最后一次采样值Xn非法，予以剔除，并用Xn-1代替Xn；若未超过允许的最大偏差值范围，则认为最后一次采样值Xn有效；具体计算公式为：当时， ；当时， ；其中，，为权重值；为相邻两次采样所允许的最大偏差值范围，即前n个数据的平均值±权重值×前n个数据的标准差；步骤S3、机床数控系统对剔除无效采样值后的位移数据进行均值滤波处理，去除噪声；所述均值滤波处理过程如下：将当前位移传感器（3）检测的位移值设置为前面n-1个值和本次位移值的平均值，即：当时， ；当时， ；步骤S4、机床数控系统对去除噪声后的位移数据进行高斯滤波处理，得到主轴（1）实际的补偿值，进而对主轴下端面（7）位置进行调整；所述高斯滤波处理的高斯核函数为： ；对高斯滤波处理后的数据进行对称扩展以处理边缘数据，得到主轴（1）实际的补偿值： ；上式中，k为一个正整数，表示高斯核的大小。

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