[发明专利]一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法

权利要求书

1.一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法，其特征在于：首先利用机床在线监测系统通过以太网与数控机床系统连接，采集数控机床内部传感器的信息，再将外部信号采集装置采集温度传感器测量的温度信息传输至数据采集系统，机床在线监测系统在数控机床运行时可以监测数控机床主轴电机与伺服电机的转速、电压、电流，并根据这些参数计算得到数控机床主轴系统的输入总功率P_S和数控机床进给系统的输入总功率P_F，数据采集系统在数控机床运行时可以采集温度测量装置布置在机床各个位置的温度信息；

数控机床主轴系统生热功率的计算方法包含如下步骤：

步骤1，数控机床主轴在速度V_S状态下运转，利用机床在线监测系统获得的信息计算数控机床主轴在速度V_S状态下主轴电机和主轴轴承的生热功率；

步骤2，将步骤1计算得到的数控机床主轴在速度V_S状态下主轴电机和主轴轴承生热功率相加得到实际总生热功率P_S1与数控机床主轴系统的输入总功率P_S比较，若两者之差大于10％，则返回步骤2重新计算数控机床主轴电机和主轴轴承的生热功率；

步骤3，将满足步骤2条件的数控机床主轴电机和主轴轴承的生热功率作为有限元仿真的边界条件，利用有限元仿真软件对数控机床主轴系统的温度场进行仿真，同时在仿真结果中提取外部温度传感器对应位置的温度值T_S-sim；

步骤4，将步骤3中仿真得到的数控机床主轴系统的温度值T_S-sim与温度传感器测量得到的实际温度值T_S-act进行比较，若两者之差大于3％，则返回步骤1重新计算数控机床主轴系统的生热功率, 若两者之差小于3％，则认为步骤1所计算得到的主轴电机和主轴轴承的生热功率为准确值；

步骤5，改变数控机床主轴运转速度，重复步骤1到步骤4，即可得到不同工况下主轴电机和主轴轴承的生热功率。

2.一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法，其特征在于：首先利用机床在线监测系统通过以太网与数控机床系统连接，采集数控机床内部传感器的信息，再将外部信号采集装置采集温度传感器测量的温度信息传输至数据采集系统，机床在线监测系统在数控机床运行时可以监测数控机床主轴电机与伺服电机的转速、电压、电流，并根据这些参数计算得到数控机床主轴系统的输入总功率P_S和数控机床进给系统的输入总功率P_F，数据采集系统在数控机床运行时可以采集温度测量装置布置在机床各个位置的温度信息；

数控机床进给系统生热功率的计算方法包含如下步骤：

步骤1，数控机床进给系统在速度V_F状态下运转，利用机床在线监测系统获得的信息计算数控机床进给系统在速度V_F状态下伺服电机、轴承、丝杠螺母副和导轨的生热功率；

步骤2，将步骤1计算得到的数控机床进给系统在速度V_F状态下伺服电机、轴承、丝杠螺母副和导轨生热功率相加与数控机床进给系统的输入总功率P_F比较，若两者之差大于10％，则返回步骤1重新计算数控机床进给系统部件的生热功率；

步骤3，将满足步骤2条件的数控机床伺服电机、轴承、丝杠螺母副和导轨的生热功率作为有限元仿真的边界条件，利用有限元仿真软件对机床进给系统的温度场进行仿真，同时在仿真结果中提取外部温度传感器对应位置的温度值T_F-sim；

步骤4，将步骤3中仿真得到的数控机床进给系统的温度值T_F-sim与温度传感器测量得到的实际温度值T_F-act进行比较，若两者之差大于3％，则返回步骤1重新计算机床进给系统部件的生热功率, 若两者之差小于3％，则认为步骤1所计算得到的数控机床伺服电机、轴承、丝杠螺母副和导轨的生热功率为准确值；

步骤5，改变数控机床进给系统运转速度，重复步骤1到步骤4，即可得到不同工况下数控机床伺服电机、轴承、丝杠螺母副和导轨的生热功率。