[发明专利]一种立式加工中心运行特性检测与评估方法

说明书

本发明公开了一种立式加工中心运行特性检测与评估方法，包括固定于Y方向床身的激光尺RLD发射并接收经固定于Y向滑鞍上的反射镜反射的激光，从而检测机床Y方向的运动；固定于滑鞍的激光尺RLD发射并接收经固定于向工作台上的反射镜反射的激光，从而检测机床X方向的运动；固定于工作台上的加速度传感器，检测工作台沿路径运行过程中在X,Y,Z方向上的加速度信号，实现立式加工中心运行特性的检测；在检测过程中，将立式加工中心空载恒速全行程加速度信号分解为瞬时冲击信号与稳态信号，同时将立式加工中心运行速度分为高速、中速、低速三种速度，分别提取反映立式加工中心瞬态与稳态运动特性的特征指标，实现立式加工中心运行特性的量化评估。

技术领域

本发明属于数控机床运行特性检测技术，具体涉及一种基于激光尺和三向加速度计对立式加工中心运行特性检测与评估方法。

背景技术

立式加工中心是一个精密而又复杂的机电系统，它的精度受到材料选择、结构设计、制造安装、检测控制以及环境等诸多因素影响，制造和控制精度要求高。高速立式加工中心运动特性研究是实现金属高速、高效切削及提高工件表面加工质量的基础，运行特性检测与评估不仅可以来反映立式加工中心运转时关键机构的运动状况，也体现出机械结构与控制系统的配合程度，对保证数控机床的加工效率和精度具有重要的意义。但由于立式加工中心多为闭环、半闭环控制，且内部空间较为有限，处于连续运动，同时，机械部件的运动受到位置和速度的伺服电机控制，使运行检测变得尤为困难。

现有技术中多是针对开放式数控系统，采集其内置传感器提供的位移、速度和伺服电机等数据，进行处理和分析。西安交通大学公开的专利号为：CN201210116183.4是针对开放式数控系统，通过采集电机转矩信号来对机床进给系统的运行性能进行评估。没有考虑半闭环加工中心，同时其电机转矩信号较难获得，采集较为困难，受环境因素较大。

激光尺可远离测量轴安装，从而消除机器工作区域内的潜在热源，安装快捷，且易于准直，可最大限度减少不同来源的误差，从而实现最高精度。

三向加速度计相较于其他加速度传感器而言，可同时检测任意位置在X，Y，Z三个方向的加速度信号。

基于激光尺和三向加速度计进行立式加工中心运行特性检测与评估，不仅解决了半闭环机床末端运行位置获取难问题，考虑半闭环加工中心，同时其电机转矩信号较易获得，采集较为方便，不受环境因素影响，而且相对于其他外置式传感器，本发明可安装于立式加工中心工作台，拆卸方便且避免了外部环境干扰。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于激光尺和加速度计的立式加工中心运行特性检测与评估方法，通过对获取的机床工作台位置信号、及机床工作台运行过程在X,Y,Z方向上的加速度信号为对象，通过信号降噪滤波、信号分解和特征指标的计算，实现立式加工中心在不同速度下空载恒速全行程的运行特性量化评估。

为了实现上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种立式加工中心运行特性检测与评估方法，该方法包括采用基于激光尺和三向加速度计对立式加工中心运行特性进行检测，将立式加工中心空载恒速全行程下的加速度信号分解为瞬态信号与稳态信号，分别提取反映立式加工中心瞬态与稳态性能的特征指标，实现立式加工中心运行特性评估，包括：

步骤1，基于激光尺和三向加速度计对立式加工中心运行特性进行检测：

S101，分别得到工作台沿X方向、Y方向的位置信号和工作台沿路径运行过程中在X、Y、Z方向上的振动信号；

S102，立式加工中心的X、Y轴分别单方向运动，激光尺RLD发射并接收反射镜反射的激光信号，采集的信号经过电缆传输到数据采集装置；