【技術實現步驟摘要】
本申請涉及數控機床，尤其涉及一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統與方法。
技術介紹
1、近年來，航空航天、汽車裝備技術快速發展，對數控加工裝備的制造精度和精度保持性要求越來越高，眾多科研人員投入精密機床精度提升研究。相關研究指出，機床的裝配誤差、生熱產生的誤差、機床幾何誤差等因素是影響高端精密機床加工精度的主要誤差源。在這些誤差種類中，由機床工作生熱而引發的機床零部件熱變形而導致的熱態因素誤差，是影響高端精密數控裝備生產加工精度的主要原因之一。研究表明，在數控加工過程中，熱誤差因素影響高端精密機床加工精度的占比高達65%。
2、電主軸在數控裝備加工過程中主要承擔鉆、銑、磨等常見加工類型，是各類高端精密機床的關鍵功能部件。
3、傳統高端精密機床電主軸熱變形抑制主要采用恒速轉動的水冷機進行熱變形抑制，其運行功率與機床工作狀況無關，且實時性不高，難以滿足高速高精度生產需求。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，能夠減少電主軸溫度變化波動，抑制機床熱誤差。
2、為解決上述技術問題，本申請實施例提供以下技術方案：
3、本申請提供一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，包括：
4、溫度采集模塊，用于采集溫度數據；
5、數控子系統，用于接收所述溫度數據，并根據所述溫度數據計算最優的模擬量大小，根據模擬量實時控制水冷機的水泵運行速度；
6、水冷機模塊，包括水泵和冷卻水，用于將冷卻水
7、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其中，所述溫度采集模塊包括多個溫度傳感器和數據處理模塊，所述多個溫度傳感器分別與所述數據處理模塊連接；所述數據處理模塊包括依次連接的信號調理模塊、模數轉換模塊、控制模塊和網絡通訊模塊；
8、信號調理模塊用于接收多個溫度傳感器輸入的溫度數據，并將溫度數據進行濾波、幅度調整和阻抗匹配得到調整溫度數據；
9、模數轉換模塊用于接收所述調整溫度數據，并將所述調整溫度數據轉換為數字溫度信號；
10、所述控制模塊用于接收所述數字溫度信號并進行存儲；
11、所述網絡通訊模塊用于接收存儲的所述數字溫度信號并發送至所述數控子系統。
12、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其中，所述水冷機模塊包括變頻水冷機、流量計和變頻器；
13、所述變頻器用于接收所述數控子系統輸出的所述模擬量，控制所述變頻水冷機的水泵轉速；
14、所述流量計用于記錄冷卻水的流量。
15、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其中，所述數控子系統包括pid控制模塊，所述pid控制模塊用于通過麻雀搜索算法計算最佳pid參數，根據所述最佳pid參數確定模擬量，通過所述模擬量控制所述變頻水冷機的水泵轉速。
16、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其中，所述多個溫度傳感器分別安裝于機床罩、電主軸前軸承、電主軸后軸承，主軸外殼、主軸進水口、主軸出水口、水冷機進水口和水冷機出水口。
17、本申請還提供一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，應用于數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，所述數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統包括溫度采集模塊、數控子系統和水冷機模塊，所述方法包括：
18、采集溫度數據；
19、基于所述溫度數據計算最優的模擬量大小，根據模擬量實時控制冷水機的水泵運行速度，調節冷卻水流量，以實時降低機床電主軸的溫度。
20、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其中，所述基于所述溫度數據計算最優的模擬量大小，包括：
21、構建冷卻水泵數學模型；
22、改變模擬量大小，得到多組不同水泵轉速下電主軸熱敏感點溫度數據；
23、基于多組所述電主軸熱敏感點溫度數據得到溫度變化趨勢，基于所述溫度變化趨勢確定所述冷卻水泵數學模型中的參數；
24、通過麻雀搜索算法計算最佳pid參數；
25、基于所述最佳pid參數確定所述模擬量。
26、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其中，所述冷卻水水泵數學模型為：
27、
28、其中，為不確定參數，、為冷卻水系統慣性時間常數，為冷卻水系統滯后時間常數。
29、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其中，所述水冷機的控制流程包括水冷機運行溫度控制和水冷機水泵轉速控制。
30、作為本申請的進一步改進，上述數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其中，在所述水冷機運行溫度控制中，將溫度傳感器采集到的環境溫度與水冷機運行溫度進行比較，通過溫度調整器動態控制水冷機壓縮機工作；
31、在水冷機水泵轉速控制中，通過最佳pid參數控制變頻器自適應調節冷卻水泵轉速。
32、有益效果：本申請提供的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統與方法，通過實時采集電主軸、環境溫度數據并將數據傳輸至數控子系統，通過pid控制模塊動態精確調整電主軸水冷機的運行功率，能夠減少電主軸溫度變化波動，抑制機床熱誤差。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，所述溫度采集模塊包括多個溫度傳感器和數據處理模塊，所述多個溫度傳感器分別與所述數據處理模塊連接；所述數據處理模塊包括依次連接的信號調理模塊、模數轉換模塊、控制模塊和網絡通訊模塊；
3.根據權利要求1所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，所述水冷機模塊包括變頻水冷機、流量計和變頻器；
4.根據權利要求3所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，所述數控子系統包括PID控制模塊，所述PID控制模塊用于通過麻雀搜索算法計算最佳PID參數，根據所述最佳PID參數確定模擬量，通過所述模擬量控制所述變頻水冷機的水泵轉速。
5.根據權利要求2所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于所述多個溫度傳感器分別安裝于機床罩、電主軸前軸承、電主軸后軸承，主軸外殼、主軸進水口、主軸出水口、水冷機進水口和水冷機出水口。
6.一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其特征在于，應用于數控機
7.根據權利要求5所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其特征在于，所述基于所述溫度數據計算最優的模擬量大小，包括：
8.根據權利要求7所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其特征在于，所述冷卻水水泵數學模型為：
9.根據權利要求6所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其特征在于，所述水冷機的控制流程包括水冷機運行溫度控制和水冷機水泵轉速控制。
10.根據權利要求9所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制方法，其特征在于，在所述水冷機運行溫度控制中，將溫度傳感器采集到的環境溫度與水冷機運行溫度進行比較，通過溫度調整器動態控制水冷機壓縮機工作；
...【技術特征摘要】
1.一種數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，所述溫度采集模塊包括多個溫度傳感器和數據處理模塊，所述多個溫度傳感器分別與所述數據處理模塊連接；所述數據處理模塊包括依次連接的信號調理模塊、模數轉換模塊、控制模塊和網絡通訊模塊；
3.根據權利要求1所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，所述水冷機模塊包括變頻水冷機、流量計和變頻器；
4.根據權利要求3所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于，所述數控子系統包括pid控制模塊，所述pid控制模塊用于通過麻雀搜索算法計算最佳pid參數，根據所述最佳pid參數確定模擬量，通過所述模擬量控制所述變頻水冷機的水泵轉速。
5.根據權利要求2所述的數控機床電主軸熱誤差主動抑制系統，其特征在于所述多個溫度傳感器分別安裝于機床罩、電主軸前軸承、電主軸后軸承，主軸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李波，安建波，龔琛璞，羅清旭，
申請(專利權)人：襄陽華中科技大學先進制造工程研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。