[发明专利]基于数控机床主轴和伺服轴功率的切削力系数辨识方法

权利要求书

1.基于数控机床主轴和伺服轴功率的切削力系数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在数控机床上布置测试传感器，并在对应切削时应用主轴转速的空运转、对应切削时Z轴进给速度下的Z轴空运转、X轴无载荷的静态测试下，记录主轴、Z轴、X轴电机的三相电流和电压信号，并获得主轴和Z轴的空载功率P₀、P_z0和X轴空载电流I_x0；

步骤二：保证数控车床正常运转，对工件进行切削的条件下，不改变其他的切削参数，调整不同的切削深度，进行变切深切削试验，记录主轴、Z轴、X轴电机的三相电流和电压信号，进而获得主轴和Z轴的功率数据P_s、P_z和X轴电流I_x；

步骤三：根据步骤二得到的功率数据，绘制出主轴和Z轴电机的功率与对应切削参数下的材料去除率之间的关系曲线，并通过线性拟合得到表达式函数，提取主轴电机对应的斜率k和截距a，以及Z轴电机对应的斜率k_z和截距a_z；

步骤四：通过步骤一得到的主轴空运转时的空载功率P₀及步骤三得到的主轴电机对应的斜率k和截距a，进而得到主轴的切削力系数；

步骤五：通过步骤一得到的Z轴空运转时的空载功率P_z0及步骤三得到的Z轴电机对应的斜率k_z和截距a_z，进而得到Z轴的切削力系数；

步骤六：通过步骤一得到的X轴空载电流I_x0，得到X轴无切削载荷时的空载扭矩T_x0，并通过步骤二记录的X轴电机的电流I_x，绘制X轴电机的电流与对应切削深度的关系曲线，并通过线性拟合得到表达式函数，进而得到X轴切削力系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤一中，所述测试传感器为电流传感器和电压传感器，将电流传感器分别接于被测电机的三相输入端，将电缆由电流传感器中间通孔穿过，将电压传感器通过电线和接线端子与电机输入端相连，并将输出信号线接出，将电流传感器和电压传感器的输出端接于数据采集卡上或通过接线端子转接，然后对电流和电压信号进行采集。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述电流传感器为霍尔电流传感器；所述电压传感器为交流电压变送器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤三中，绘制主轴和Z轴的功率与对应切削参数下的材料去除率之间的关系曲线之前，将每个切削深度下的下的主轴、Z轴的功率数据进行处理，具体来说，是在同一切削深度时，提取多个功率数据值，并对提取的多个值求取平均值，并用所述平均值绘制关系曲线。