数控机床主轴伸长量的补偿方法、装置以及数控机床与流程

1.本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种数控机床主轴伸长量的补偿方法、装置以及数控机床。


背景技术：

2.数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地读取具有规定化的程序，并将其解析进行逻辑分析和运算处理之后，通过数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按照编程的指令加工出图纸对应的零件。所加工的零件的精度会受机床主轴热变形的影响。具体而言，随着环境温度的变化、机床运动轴运动产生的热量、主轴旋转的发热及其他热源的影响，从而导致主轴具有不同的伸长量，这个伸长量可能为正可能为负，由于数控系统控制的主轴结构体运动的时候是通过编码器或者光栅尺获得数据，而机床的刀具是安装在主轴轴心前端，由此，主轴轴心的位置的变化会影响最终实际产品加工的精度。
3.目前，机床主轴热伸长的补偿，通常是在机床的各个位置进行温度检测，然后根据创建的温度和误差的关系模型进行补偿。然而，发热传递过程需要时间，机床的变形也是渐变的，在建立模型的时候仅根据热平衡的时候进行计算，在实际补偿中会带来一些滞后，从而在频繁变化的工况下，其补偿误差较大。在上述补偿方案中，常常采用单一的热补偿系数，然而同一个主轴在不同转速下的热补偿系数不同，若仅采用单一的热补偿系数，同样会影响补偿精度。尤其，电主轴已经逐步成为主轴的发展趋势，而电主轴在低速和高速的特性差别明显，使用单一的热补偿系数将大大影响机床加工精度。
4.为了避免单一的热补偿系数对机床加工精度的影响，一些补偿方案使得主轴转速与热补偿系数呈线性相关。然而，基于测试，部分主轴的主轴转速与热补偿系数常常是非线性相关的，由此，使用线性补偿方案也会导致补偿误差，影响机床加工精度。
5.由此，如何对主轴进行伸长量的补偿以提高机床加工精度，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明为了克服上述相关技术存在的缺陷，提供一种数控机床主轴伸长量的补偿方法、装置以及数控机床，进而对主轴进行伸长量的补偿以提高机床加工精度。
7.根据本发明的一个方面，提供一种数控机床主轴伸长量的补偿方法，包括：
8.基于主轴的初始温度以及标定温度，计算温度补偿值；
9.基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；
10.基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；
11.基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。
12.在本技术的一些实施例中，所述温度补偿值与所述主轴的初始温度以及标定温度
的温度差正相关。
13.在本技术的一些实施例中，所述温度差与所述温度补偿值的正相关函数关系基于设定初始温度或不同初始温度下的主轴热伸长量建立。
14.在本技术的一些实施例中，所述跳动补偿值基于跳动量模型计算，所述跳动量模型为跳动量与所述主轴的转速以及所述主轴启停时间的积分之间的函数关系。
15.在本技术的一些实施例中，所述跳动量模型包括冷机跳动量模型以及热机跳动量模型，所述基于主轴的转速，计算跳动补偿值包括：
16.确定所述主轴的工况；
17.基于所述主轴的工况确定使用冷机跳动量模型或者热机跳动量模型，计算所述热伸长补偿值，
18.其中，所述冷机跳动量模型基于冷机工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立；所述热机跳动量模型基于热机工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立。
19.在本技术的一些实施例中，所述热伸长补偿值基于热伸长补偿模型计算，所述热伸长补偿模型为热伸长补偿量与所述主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间之间的函数关系。
20.在本技术的一些实施例中，所述热伸长补偿模型基于冷热机变化过程中，不同主轴转速、不同实时温度以及不同启停时间的热伸长量建立。
21.在本技术的一些实施例中，还包括：
22.响应于所述数控机床关机，记录所述主轴的温度；
23.将所述数控机床关机阶段作为冷机阶段，根据关机时间和再次开机时候的主轴温度计算所述跳动补偿值以及所述热伸长补偿值，所述跳动补偿值以及所述热伸长补偿值以及温度补偿值用于计算所述数控机床再次开机时，所述主轴的伸长补偿值。
24.根据本技术的又一方面，还提供一种数控机床主轴伸长量的补偿装置，包括：
25.第一计算模块，用于基于主轴的初始温度以及标定温度，计算温度补偿值；
26.第二计算模块，用于基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；
27.第三计算模块，用于基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；
28.第四计算模块，用于基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。
29.根据本技术的又一方面，还提供一种数控机床，包括：
30.主轴；
31.温度传感模块，用于采集所述主轴的初始温度和实时温度；
32.温度采集模块，用于获取所述温度传感模块采集所述主轴的初始温度和实时温度；
33.如上所述的补偿装置；
34.主轴控制模块，用于基于所述主轴的伸长补偿值调整所述主轴的位置。
35.相比现有技术，本发明的优势在于：
36.1)基于主轴的初始温度来计算温度补偿值，由此，将环境温度的变化对主轴热变
化的影响纳入主轴伸长补偿值的计算，避免由于环境温度与标定温度不同，导致进行补偿值计算的时候产生偏差；
37.2)基于主轴的转速以及所述主轴启停时间来计算跳动补偿值，由此，将主轴的启停的跳动量纳入主轴伸长补偿值的计算，避免了各种转速下切换的突变问题，提高转速切换的补偿精度，尤其能够提高频繁切换转速的情况下的补偿精度。
38.3)基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间来计算热伸长补偿值，从而可以使得不同的转速可以使用不同的补偿系数，通过实时温度以及所述主轴启停时间来对应实际的热变量，由此，避免不同的转速切换的补偿值计算偏差。同时，考虑到所有的主轴热变化和主轴转速的变化都是非线性的，由于不同转速下热模型系数的不同，通过时间积分叠加计算不同转速的冷热机的补偿值，来解决通过转速拟合方式得到的修正转速进行误差计算的不准确性。
附图说明
39.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
40.图1示出了根据本发明一实施例的数控机床主轴伸长量的补偿方法的流程图。
41.图2示出了根据本发明实施例的数控机床主轴伸长量的补偿装置的模块图。
42.图3示出了根据本发明实施例的数控机床的模块图。
具体实施方式
43.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
44.此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
45.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤还可以分解，而有的步骤可以合并或部分合并，因此，实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
46.图1示出了根据本发明实施例的数控机床主轴伸长量的补偿方法的流程图。本技术提供的数控机床主轴伸长量的补偿方法包括如下步骤：
47.步骤s110：基于主轴的初始温度，计算温度补偿值。
48.具体而言，可以采用温度补偿模型，来基于主轴的初始温度，计算温度补偿值。主轴的初始温度为启动时的主轴温度，也可以理解为环境温度。
49.在一些实施例中，温度补偿模型可以基于不同初始温度下的主轴热伸长量建立。例如，可以在主轴的相关结构体上布置一个或多个温度传感器，同时在主轴轴心位置装夹
一把测试棒，使用距离传感器对测试棒进行距离检测，以实现对主轴的热伸长变量的测量。通过记录温度传感器的温度变化和距离传感器的距离值，建立主轴热伸长对于环境温度(初始温度)变化的温度补偿模型。
50.在一些实施例中，温度补偿模型可以表示为温度补偿值与所述主轴的初始温度以及标定温度的温度差正相关。标定温度可以为设置的标准环境温度。换言之，温度补偿模型可以表示为如下公式：
51.y1＝f1(t
0-t
ref
)，
52.其中，y1为温度补偿值，t0为主轴的初始温度，t
ref
为标定温度，f1为温度补偿值和初始温度与标定温度之差的函数关系。在一些实施例中，所述温度差与所述温度补偿值的正相关函数关系，可以基于不同初始温度下的主轴热伸长量建立。
53.在上述实施例中，建立温度补偿模型时，主轴可以处于停止阶段，从而使得主轴伸长量仅受环境温度的影响。
54.步骤s120：基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值。
55.具体而言，根据主轴的特性分析发现，所有的主轴的启动阶段和停止阶段由于轴承受到的离心力不一样，从而使得主轴会有突跳，这个突跳在不同的主轴和转速上有不同的表现，有的主轴可以达到主轴热误差最多值的20％左右。可以参见表1和表2：
[0056][0057]
表1：主轴不同转速下连续多次测量获得的启动跳动量
[0058][0059][0060]
表2：主轴不同转速下连续多次测量获得的停止跳动量
[0061]
根据上述表1和表2，主轴在不同转速下的启动阶段和停止阶段皆存在跳动量的突变。
[0062]
为了避免主轴启动阶段和停止阶段的跳动量突变对于数控机床精度的影响，步骤s120基于主轴的转速以及主轴启停时间，可以计算获得主轴的跳动补偿值。
[0063]
具体而言，所述跳动补偿值可以基于跳动量模型计算，所述跳动量模型为跳动量与所述主轴的转速以及所述主轴启停时间的积分之间的函数关系。跳动量模型可以表示为如下公式：
[0064][0065]
其中，y2为跳动补偿值，s为主轴的转速，为之前一段时间内主轴启停时间的积分和，n为数控机床的启停次数，t
(k-1)
至tk为该次启动或停止的时间间隔，f2为所述主轴的转速以及所述主轴启停时间的积分之间的函数关系。
[0066]
具体而言，跳动量模型可以包括不同工况下的跳动量模型，从而可以适应不同的工况。例如，所述跳动量模型可以包括冷机跳动量模型以及热机跳动量模型。由此，步骤s120可以包括：确定所述主轴的工况；基于所述主轴的工况确定使用冷机跳动量模型或者热机跳动量模型，计算所述热伸长补偿值。进一步地，在建立跳动量模型时，可以基于不同工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立。例如，所述冷机跳动量模型可以基于冷机工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立。所述热机跳动量模型可以基于热机工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立。
[0067]
在一些具体实现中，可以在主轴轴心位置装夹一把测试棒，使用距离传感器对测试棒进行距离检测，以实现对主轴的跳动量的测量。通过记录不同工况下，主轴的转速变化
和距离传感器的距离值，建立主轴跳动量对于不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量模型。
[0068]
步骤s130：基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值。
[0069]
具体而言，所述热伸长补偿值可以基于热伸长补偿模型计算，所述热伸长补偿模型为热伸长补偿量与所述主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间之间的函数关系。热伸长补偿模型可以表示为如下公式：
[0070]
y3＝f3(s,t,t)，
[0071]
其中，y3为热伸长补偿值，s为主轴的转速，t为实时温度，t为所述主轴启动时间，f3为热伸长补偿量与所述主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间之间的函数关系。
[0072]
在一些实施例中，s为主轴的转速，t为实时温度可以基于主轴启停时间形成数值序列，从而热伸长补偿模型可以基于该数值序列计算热伸长补偿值。也即热伸长补偿模型可以基于实时的主轴转速和温度，以及历史的主轴转速和温度，来计算热伸长补偿值。
[0073]
具体而言，由于所有的主轴热变化和主轴转速的变化都是非线性的，由于不同转速下热模型系数的不同，可以基于使用能量守恒的方案，通过时间积分叠加计算不同转速的冷热机的补偿值，来解决通过转速拟合方式得到的修正转速进行误差计算的不准确性。
[0074]
进一步地，所述热伸长补偿模型可以基于冷热机变化过程中，不同主轴转速、不同实时温度以及不同启停时间的热伸长量建立。在一些具体实现中，可以在主轴的相关结构体上布置一个或多个温度传感器，同时在主轴轴心位置装夹一把测试棒，使用距离传感器对测试棒进行距离检测，以实现对主轴的热伸长变量的测量。通过记录不同转速从冷机阶段开始到热伸长稳定阶段之后再到冷机阶段的温度变化和热伸长变化，从而建立不同转速的下冷机和热机下，主轴热伸长和温度变化及时间的关系模型。
[0075]
步骤s140：基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。
[0076]
在一些实施例中，所述主轴的伸长补偿值可以为温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值之和。本技术并非以此为限制，其它计算方式也在本技术的保护范围之内。
[0077]
在一些实施例中，考虑到存在数控机床关机后，短时间内又开机的情况。此时，数控机床关机后实际上处于冷机工况下，从而可以将数控机床关机后的关机阶段作为冷机阶段，由此，可以通过冷机阶段计算主轴的伸长补偿值，以作为数控机床重新开机时的主轴的伸长补偿值。具体而言，上述方案可以通过如下步骤来实现：当所述数控机床关机，记录所述主轴的温度，将所述数控机床关机阶段作为冷机阶段(如冷机工况下的停止阶段)，以根据关机时间以及所记录的温度，计算所述跳动补偿值以及所述热伸长补偿值，所述跳动补偿值以及所述热伸长补偿值用于计算所述数控机床再次开机时，所述主轴的伸长补偿值。
[0078]
举例而言，初始化的时候直接默认为冷机阶段来计算补偿值，假设关机10分钟之后重启，如果按照开机默认为冷机阶段的话，冷机阶段的时候基准温度是20摄氏度，而此时测量主轴的温度t是22摄氏度，在补偿值计算时：y1＝f1(t
0-t
ref
)＝f1(2),等于0,y3＝f3(s,t,t)＝f3(0,22,0)。但实际上重启时，数控机床显然并非处于冷机阶段。对此，本实施例可以记录关机的时间，以及关机之前
的指定时间的主轴转速变化情况(假设上次开机的时间是10个小时)，当重启时，计算此次重启到上次关机的时间间隔为10分钟，那么在计算补偿值时，y1＝f1(t
0-t
ref
),其中t0是上一次冷机阶段开机的时候的温度，可以根据关机之前的数据进行y2的计算，从而获得的y2更为精确，y3＝f3(s,t,t)＝f3(0,22,10*60)，由此，可以实现更为精准的热伸长补偿。
[0079]
在本发明提供的数控机床主轴伸长量的补偿方法中，1)基于主轴的初始温度来计算温度补偿值，由此，将环境温度的变化对主轴热变化的影响纳入主轴伸长补偿值的计算，避免由于环境温度与标定温度不同，导致进行补偿值计算的时候产生偏差；2)基于主轴的转速以及所述主轴启停时间来计算跳动补偿值，由此，将主轴的启停的跳动量纳入主轴伸长补偿值的计算，避免了各种转速下切换的突变问题，提高转速切换的补偿精度，尤其能够提高频繁切换转速的情况下的补偿精度；3)基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间来计算热伸长补偿值，从而可以使得不同的转速可以使用不同的补偿系数，通过实时温度以及所述主轴启停时间来对应实际的热变量，由此，避免不同的转速切换的补偿值计算偏差。同时，考虑到所有的主轴热变化和主轴转速的变化都是非线性的，由于不同转速下热模型系数的不同，通过时间积分叠加计算不同转速的冷热机的补偿值，来解决通过转速拟合方式得到的修正转速进行误差计算的不准确性。
[0080]
在一个具体实现中，可以在主轴指定位置安装一个温度传感器，以减少温度传感器的成本。在数控机床开机时，读取的温度为21度(初始温度)，标定温度为20度，假设温度补偿模型的模型参数为7，根据温度补偿模型y1＝7*(21-20)＝7um，在主轴未启动的时候，跳动补偿值和热伸长补偿值皆为0。由此，伸长补偿值y＝y1+y2+y3＝7+0+0＝7um。当主轴转速设置为10000rpm，主轴达到10000转时，根据跳动量模型计算获得y2＝8.8um，此时y＝y1+y2+y3＝7+8.8+0＝15.8um。随着时间的推移，主轴的温度上升，y1和y3也会随着时间的推移变化，比如5分钟之后，y3根据热伸长补偿模型计算为8um，y1变化为9um，那么伸长补偿值y＝y1+y2+y3＝9+8.8+8＝25.8um。在转速不变的情况，伸长补偿值会慢慢地增加到一个稳定值(环境温度不变的情况下)。
[0081]
以上仅仅是本发明的数控机床主轴伸长量的补偿方法的多个具体实现方式，各实现方式可以独立或组合来实现，本发明并非以此为限制。进一步地，本发明的流程图仅仅是示意性地，各步骤之间的执行顺序并非以此为限制，步骤的拆分、合并、顺序交换、其它同步或异步执行的方式皆在本发明的保护范围之内。
[0082]
下面参见图2，图2示出了根据本发明实施例的数控机床主轴伸长量的补偿装置的模块图。数控机床主轴伸长量的补偿装置200，其包括第一计算模块210、第二计算模块220、第三计算模块230以及第四计算模块240。
[0083]
第一计算模块210用于基于主轴的初始温度，计算温度补偿值；
[0084]
第二计算模块220用于基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；
[0085]
第三计算模块230用于基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；
[0086]
第四计算模块240用于基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。
[0087]
在本发明的示例性实施方式的数控机床主轴伸长量的补偿装置中，1)基于主轴的初始温度来计算温度补偿值，由此，将环境温度的变化对主轴热变化的影响纳入主轴伸长补偿值的计算，避免由于环境温度与标定温度不同，导致进行补偿值计算的时候产生偏差；2)基于主轴的转速以及所述主轴启停时间来计算跳动补偿值，由此，将主轴的启停的跳动量纳入主轴伸长补偿值的计算，避免了各种转速下切换的突变问题，提高转速切换的补偿精度，尤其能够提高频繁切换转速的情况下的补偿精度；3)基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间来计算热伸长补偿值，从而可以使得不同的转速可以使用不同的补偿系数，通过实时温度以及所述主轴启停时间来对应实际的热变量，由此，避免不同的转速切换的补偿值计算偏差。同时，考虑到所有的主轴热变化和主轴转速的变化都是非线性的，由于不同转速下热模型系数的不同，通过时间积分叠加计算不同转速的冷热机的补偿值，来解决通过转速拟合方式得到的修正转速进行误差计算的不准确性。
[0088]
图2仅仅是示意性的示出本发明提供的数控机床主轴伸长量的补偿装置200，在不违背本发明构思的前提下，模块的拆分、合并、增加都在本发明的保护范围之内。本发明提供的数控机床主轴伸长量的补偿装置200可以由软件、硬件、固件、插件及他们之间的任意组合来实现，本发明并非以此为限。
[0089]
下面参见图3，图3示出了根据本发明实施例的数控机床的模块图。数控机床300包括主轴310、温度传感模块320、温度采集模块330、如图2所示的补偿装置340以及主轴控制模块350。
[0090]
温度传感模块320用于采集所述主轴的初始温度和实时温度。
[0091]
具体而言，温度传感模块320可以包括一个或多个温度传感器。环境温度变化对于主轴相关结构体的变形的影响可以通过主轴上结构体的温度传感器也可以通过借用为主轴热伸长而设置的温度传感器，在环境波动不大的场景下可以仅使用一个温度传感器。在一些实施例中，可以在主轴的尾部和结构体分别设置温度传感器，从而获得的温度数据可以做为主轴结构体温度变化的依据。
[0092]
温度采集模块330用于获取所述温度传感模块采集所述主轴的初始温度和实时温度。具体而言，温度采集模块330可以为数模采集卡，以在获取温度数据后，可以将其转换为数字量。
[0093]
补偿装置340用于执行基于主轴的初始温度，计算温度补偿值；基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值。具体而言，补偿装置340可以基于工业电脑来实现，其可以通过有线或无线的方式与数控机床的数控系统相通信，以读取主轴转速。此外，工业电脑还可以通过通信模块以自温度采集模块330读取温度数据的数字量。
[0094]
主轴控制模块350用于基于所述主轴的伸长补偿值调整所述主轴的位置。具体而言，主轴控制模块350可以作为数控机床的数控系统的一部分，以对主轴进行控制。
[0095]
在本发明的示例性实施方式的数控机床主轴伸长量的补偿系统中，1)基于主轴的初始温度来计算温度补偿值，由此，将环境温度的变化对主轴热变化的影响纳入主轴伸长补偿值的计算，避免由于环境温度与标定温度不同，导致进行补偿值计算的时候产生偏差；2)基于主轴的转速以及所述主轴启停时间来计算跳动补偿值，由此，将主轴的启停的跳动
量纳入主轴伸长补偿值的计算，避免了各种转速下切换的突变问题，提高转速切换的补偿精度，尤其能够提高频繁切换转速的情况下的补偿精度；3)基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间来计算热伸长补偿值，从而可以使得不同的转速可以使用不同的补偿系数，通过实时温度以及所述主轴启停时间来对应实际的热变量，由此，避免不同的转速切换的补偿值计算偏差。同时，考虑到所有的主轴热变化和主轴转速的变化都是非线性的，由于不同转速下热模型系数的不同，通过时间积分叠加计算不同转速的冷热机的补偿值，来解决通过转速拟合方式得到的修正转速进行误差计算的不准确性。
[0096]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

技术特征：
1.一种数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，包括：基于主轴的初始温度，计算温度补偿值；基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。2.如权利要求1所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，所述温度补偿值与所述主轴的初始温度以及标定温度的温度差正相关。3.如权利要求2所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，所述温度差与所述温度补偿值的正相关函数关系基于设定初始温度或不同初始温度下的主轴热伸长量建立。4.如权利要求1所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，所述跳动补偿值基于跳动量模型计算，所述跳动量模型为跳动量与所述主轴的转速以及所述主轴启停时间的积分之间的函数关系。5.如权利要求4所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，所述跳动量模型包括冷机跳动量模型以及热机跳动量模型，所述基于主轴的转速，计算跳动补偿值包括：确定所述主轴的工况；基于所述主轴的工况确定使用冷机跳动量模型或者热机跳动量模型，计算所述热伸长补偿值，其中，所述冷机跳动量模型基于冷机工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立；所述热机跳动量模型基于热机工况下，不同主轴转速的启动阶段和停止阶段的跳动量建立。6.如权利要求1所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，所述热伸长补偿值基于热伸长补偿模型计算，所述热伸长补偿模型为热伸长补偿量与所述主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间之间的函数关系。7.如权利要求6所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，所述热伸长补偿模型基于冷热机变化过程中，不同主轴转速、不同实时温度以及不同启停时间的热伸长量建立。8.如权利要求1所述的数控机床主轴伸长量的补偿方法，其特征在于，还包括：响应于所述数控机床关机，记录所述主轴的温度；将所述数控机床关机阶段作为主轴停止状态，根据关机时间和再次开机时候的主轴温度计算所述跳动补偿值以及所述热伸长补偿值，所述跳动补偿值以及所述热伸长补偿值以及温度补偿值用于计算所述数控机床再次开机时，所述主轴的伸长补偿值。9.一种数控机床主轴伸长量的补偿装置，其特征在于，包括：第一计算模块，用于基于主轴的初始温度，计算温度补偿值；第二计算模块，用于基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；第三计算模块，用于基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；第四计算模块，用于基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主
轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。10.一种数控机床，其特征在于，包括：主轴；温度传感模块，用于采集所述主轴的初始温度和实时温度；温度采集模块，用于获取所述温度传感模块采集所述主轴的初始温度和实时温度；如权利要求9所述的补偿装置；主轴控制模块，用于基于所述主轴的伸长补偿值调整所述主轴的位置。

技术总结
本发明提供一种数控机床主轴伸长量的补偿方法、装置以及数控机床，数控机床主轴伸长量的补偿方法包括：基于主轴的初始温度，计算温度补偿值；基于主轴的转速以及所述主轴启停时间，计算跳动补偿值；基于主轴的转速、实时温度以及所述主轴启停时间，计算热伸长补偿值；基于所述温度补偿值、跳动补偿值以及热伸长补偿值计算所述主轴的伸长补偿值，所述主轴的伸长补偿值用于调整所述主轴的位置。本申请对主轴进行伸长量的补偿以提高机床加工精度。轴进行伸长量的补偿以提高机床加工精度。轴进行伸长量的补偿以提高机床加工精度。


技术研发人员：林志俭
受保护的技术使用者：阿帕斯数控机床制造（上海）有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/25