[发明专利]一种基于精度映射的数控机床精度控制方法

说明书

本发明公开了一种基于精度映射的数控机床精度控制方法，采用直接传递的方式将数控机床总功能层的设计精度值映射到分功能层的设计精度值；采用特征根法将分功能层的设计精度值映射到主运动层的定位精度或重复定位精度值；采用模糊层次分析法和区间灰色系统理论将主运动层的定位精度或重复定位精度值映射到二级运动层的定位精度或重复定位精度值；采用基于灵敏度的精度映射方式将二级运动层的定位精度或重复定位精度值映射到元动作单元的运动精度值；然后在元动作单元层面进行精度控制，给出精度控制措施。本发明能够在已知机床整体精度设计要求的基础上，设计元动作单元的精度，并在元动作层对精度进行控制。

技术领域

本发明涉及数控机床精度控制的改进，具体涉及一种基于精度映射的数控机床精度控制方法，属于数控机床技术领域。

背景技术

数控机床是装备制造业的“工作母机”，一个国家机床行业的技术水平和产品质量，是衡量其装备制造业发展水平的重要标志。经过三十多年的发展，国产数控机床虽然取得了一定的进步，但是在机床加工精度方面，国产数控机床的加工精度往往比国外产品差一个数量级以上，精度不高不仅会影响加工零件的质量，而且会对数控机床本身的一些性能产生影响，所以对数控机床的精度进行控制是很有必要的。

目前，数控机床的加工精度控制方法主要分为以下五种：1、数控机床自身误差的控制；2、数控机床加工工艺误差的控制；3、数控机床加工定位误差的控制；4、对气温及工艺系统热变形影响加工精度的控制；5、对步进电机与数控机床共振影响加工精度的控制。这些加工精度控制方法大都是在机床的制造和使用阶段进行控制，没有在机床的设计过程中对精度进行控制，属于一种事后控制方法，不能从源头上对数控机床的精度进行很好地控制。

发明内容

针对现有数控机床精度控制方法主要是一种事后控制方法，没有从源头上对数控机床精度进行控制的不足，本发明的目的在于提出一种基于精度映射的数控机床精度控制方法，本方法在设计阶段即对数控机床的精度进行控制，从而达到从源头上控制数控机床精度的目的，以实现更好的精度控制。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于精度映射的数控机床精度控制方法，先获取数控机床总功能的设计精度，然后将数控机床总功能的设计精度值逐层往下映射，直到映射到元动作单元所在层级，从而得到各元动作单元需要的运动精度，最后对元动作单元进行精度控制以满足其需要的运动精度，从而实现数控机床精度控制。

其中，元动作单元精度影响因素包括元动作单元零件的尺寸精度、位置精度以及装配精度；在设计过程中，从这三个方面入手，针对不同的元动作单元，给出对应的精度控制措施即可。

具体地，本发明采用如下步骤将总功能的设计精度值映射到元动作单元：

A、按照“功能-运动-动作”模式对数控机床进行结构化分解，分解为总功能层、分功能层、主运动层、二级运动层和元动作单元层五个层级，根据结构化分解模型建立数控机床精度瀑布映射链模型；

B、根据客户需求提取数控机床总功能层的设计精度值DP_TF，总功能层到分功能层的精度映射采用直接传递的方式，即分功能层各分功能的设计精度值均等于总功能的设计精度值，从而得到分功能层的设计精度矩阵为DP_F＝(DP_TF，DP_TF，…，DP_TF)_t；

式中：t表示该数控机床具有t个分功能；

C、分功能层到主运动层的精度映射先考虑各主运动相对于某个分功能F_x精度要求的高低，采用特征根法计算得到某分功能F_x下的主运动权重向量然后按权分配将该分功能F_x的设计精度值映射到其对应的主运动层的定位精度或重复定位精度即