[发明专利]一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法

说明书

一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法，先采集经过插补后输出给各轴伺服系统的指令速度、指令加速度及指令加加速度序列；然后进行时频变换，得到相应的时频图；最后根据指令速度时频图计算指令速度高频段占比随时间即刀具路径的变化曲线，以此反映数控系统插补生成运动指令实现位置跟随精度的能力；根据指令加速度时频图、指令加加速度时频图分别计算指令加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线、指令加加速度的高阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线，以此反映数控系统插补生成运动指令对机床谐振的抑制能力；本发明能够同时获得频率成分及其幅值随时间的变化关系。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，特别涉及一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法。

技术背景

数控系统作为机床的大脑，是数控机床的重要组成部分，数控系统的作用是将零件的刀具路径(用NC代码表示)插补生成机床各轴的运动指令，机床各轴伺服进给系统接收这些运动指令，驱动刀具和工件相对运动，完成零件加工。

在高进给率及大曲率刀具路径加工的场合，插补生成的运动指令往往包含较多的频率成分，使机床产生显著的跟随误差及机械谐振等动态误差。为了达到零件高的加工精度和表面质量，插补生成的运动指令除了满足刀具路径几何精度的要求之外，还须使数控机床易于实现高的动态精度。但由于插补算法和速度规划策略等算法的差异，不同数控系统对同一段加工程序进行插补，生成的运动指令仍然有一定的差异。因此需要对数控系统插补生成运动指令进行评价，反映数控系统对机床动态精度的实现能力。

插补生成运动指令是否易于数控机床实现高的动态精度，目前尚无系统的评价方法。当前，单独采用时域分析方法可以直观的观察插补生产运动指令幅值随时间的变化情况，但不能获得运动指令中的频率成分；而单独采用频域分析方法对插补生成运动指令进行分析仅能获得整段运动指令中的频率成分，不能确定频率成分对应的刀具路径位置。

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面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法，能够同时获得频率成分及其幅值随时间(刀具路径)的变化关系。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法，包括以下步骤：

1)在待评价数控系统中运行曲率剧烈变化刀具路径的NC代码，并采集经过插补后输出给各轴伺服系统的指令速度、指令加速度及指令加加速度序列；

2)采用时频分析方法，对采集到的每个轴的指令速度、指令加速度及指令加加速度序列进行时频变换，得到相应各轴指令速度时频图、指令加速度时频图及指令加加速度时频图；

3)根据指令速度时频图计算指令速度高频段占比随时间即刀具路径的变化曲线P(t)和指令速度高频段占比的最大值Pmax，以此反映数控系统插补生成运动指令实现位置跟随精度的能力；’

根据指令加速度时频图、指令加加速度时频图分别计算指令加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωa(t)及其最大值P_ωamax、指令加加速度的高阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωj(t)及其最大值P_ωjmax，以此反映数控系统插补生成运动指令对机床谐振的抑制能力。

所述的步骤3)中对于指令速度时频图、指令加速度时频图及指令加加速度时频图中每个时刻截面，以幅值下降到最大幅值的2％以内时所对应的频率作为该时刻的指令频宽。