磨加工主動(dòng)測量儀溫度檢測及補(bǔ)償方法研究

燕國欣 李恬

摘 ?要：為了解決磨削加工受溫度影響較大而導(dǎo)致主動(dòng)測量控制儀精度較低的問題，文章針對溫度影響磨削加工精度的因素，提出了溫度監(jiān)測補(bǔ)償誤差的方案。即針對磨削惡劣環(huán)境中溫度變化所引起金屬工件的熱誤差進(jìn)行補(bǔ)償。通過分析可知，補(bǔ)償方案對主動(dòng)測量儀精度有很好的補(bǔ)償效果。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)測量控制儀;溫度監(jiān)測補(bǔ)償;熱誤差

中圖分類號(hào)：TG580.6 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）35-0136-02

Abstract： In order to solve the problem that the grinding process is greatly affected by temperature， which leads to the low accuracy of active measurement controller， this paper puts forward a scheme of temperature monitoring and compensation error in view of the factors of temperature affecting grinding accuracy. That is， the thermal error of metal workpiece caused by temperature change in bad grinding environment is compensated. Through the analysis， it can be seen that the compensation scheme has a good compensation effect on the accuracy of the active measuring instrument.

Keywords： active measurement controller; temperature monitoring compensation; thermal error

1 概述

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)市場對設(shè)備的加工效率、加工精度以及穩(wěn)定性等，都提出了越來越高的要求[1]，磨削加工通常負(fù)責(zé)零件表面的最后加工工序，它的精度對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量好壞有著直接影響[2]。因此，如何提高磨削加工的精度和效率，是目前研究工作的重點(diǎn)，具有非常重要的意義。

因此，為了降低生產(chǎn)成本，提高加工效率，主動(dòng)測量技術(shù)在磨削加工過程中得到了廣泛的應(yīng)用[3]。主動(dòng)量儀的使用大大提高了磨削過程的可控性，保證了工件的加工精度和一致性，在提高工件質(zhì)量的同時(shí)，又減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，能夠在一定程度上提高磨削加工過程的自動(dòng)化水平。[4]但是影響磨削加工的因素是很多的，如設(shè)計(jì)、工藝、環(huán)境條件等，其中產(chǎn)品的溫度變化更是影響磨削加工穩(wěn)定與否的重要因素。本文針對溫度影響磨削加工精度的這一重要因素，提出了溫度監(jiān)測補(bǔ)償誤差的方案。

傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償方法是硬件補(bǔ)償，包括內(nèi)補(bǔ)償法與拼湊補(bǔ)償法。[5]但是硬件補(bǔ)償電路大都存在電路復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、精度低、通用性差、成本高的缺點(diǎn)。軟件補(bǔ)償?shù)男Ч扔布a(bǔ)償好，達(dá)到的精度更高，而且成本較低，所以，軟件補(bǔ)償是目前最常用的一種環(huán)境溫度補(bǔ)償法。

2 磨加工主動(dòng)測量控制儀的工作原理

磨加工主動(dòng)測量控制系統(tǒng)的主要由測量裝置、磨床控制系統(tǒng)和磨加工主動(dòng)測量控制儀三部分組成。磨加工主動(dòng)測量控制儀的工作過程如圖1所示，測頭傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控工件尺寸的變化，將尺寸值經(jīng)過放大后傳遞給主動(dòng)量儀，主動(dòng)量儀再通過對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換裝置，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量以供微處理器處理。主動(dòng)量儀根據(jù)當(dāng)前測量結(jié)果以及工件預(yù)設(shè)定參數(shù)對工件加工狀態(tài)做出判斷，并將測量值傳輸給磨床控制系統(tǒng)，磨床控制系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)裝置完成各工序切換，同時(shí)主動(dòng)量儀會(huì)將測量結(jié)果或判斷結(jié)果以直觀方式輸出，用戶可根據(jù)主動(dòng)量儀的人機(jī)交互模塊對磨削過程進(jìn)行控制。

3 研究內(nèi)容及方案

根據(jù)上述的磨加工主動(dòng)測量儀的工作過程，本次設(shè)計(jì)針對磨削加工惡劣環(huán)境的溫度變化所引起金屬工件的熱誤差這一影響因素設(shè)計(jì)方案進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

機(jī)械零件因?yàn)闄C(jī)械材料的物理屬性，所以決定零件具有受冷或者受熱所產(chǎn)生變形的性質(zhì)，其熱膨脹系數(shù)決定了機(jī)械零件所引起的熱誤差的大小。所以，我們根據(jù)材料的熱膨脹系數(shù)，確定工件隨溫度的變化情況，從而對溫度所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。

采集溫度的流程如圖2所示，PT100熱電偶實(shí)時(shí)采集外部溫度的變化情況，將采集到的溫度模擬量信號(hào)傳送到PT100溫度變送器中，PT100溫度變送器將數(shù)字信號(hào)傳送到測量儀進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語

主動(dòng)測量技術(shù)在磨削加工過程中的廣泛應(yīng)用，極大提高了磨削加工的效率。通過對環(huán)境溫度變化所導(dǎo)致工件尺寸誤差的溫度補(bǔ)償方案分析，溫度檢測補(bǔ)償方案可以有效改善磨加工主動(dòng)測量儀的測量精度，對于磨削加工具有重要的意義。

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