[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

说明书

本发明公开了一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法。本方法首先利用机床在线监测系统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；利用获得的数控机床综合工况参数信息，计算数控机床部件的生热功率，经过双重对比验证可以获得数控机床部件较为准确的生热功率。这使得生热功率计算值更加准确，精度更高，可更加全面考虑机床综合工况的影响因素。满足了简单、高精度的生热功率计算方法，进而达到建立数控机床准确温度场的目的。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，涉及一种生热功率的计算方法，尤其是一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法。

背景技术

数控机床热特性的分析与优化是一种控制机床热误差，提升数控机床精度及其热稳定性的重要方法。再进行机床热特性分析时关键是建立一个精准的数控机床温度场分布模型，常用的建模方法主要有两种：一种是利用实验测量的方法，另一种是利用有限元分析方法进行计算。实验测量法具有的优点是测量得到的数据更接近准确值，不足之处是由于实验条件所限，只能测量数控机床上有限位置的温度值，无法获得整机温度场的全面信息。而采用有限元分析方法对数控机床温度场进行计算，优点是在计算结果中，可以得到数控机床任意位置的温度数值变化信息，但此方法的缺点是，由于有限元分析边界条件的设置通常与实际情况不一样，有限元分析结果的误差会比较大。并且机床在不同状态下运行时，生热率会随之非线性的改变。

综上所述，针对于目前数控机床温度场建立方法的不足，有必要提出一种新的生热功率计算方法，通过实验测量数控机床综合工况参数与有限元仿真结合的方法准确计算数控机床的生热功率，进而可以建立更加精确数控机床的温度场分布模型。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法，本方法通过实验测量与有限元分析结合的方法准确计算数控机床的生热功率，进而可以建立更加精确数控机床的温度场分布模型。该方法具有简单、精度高、可对准确获得数控机床生热功率的优点，适合中高档数控机床的温度场的建立。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法，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。

数控机床内部传感器为数控机床自身具有的传感器，包括电流传感器和转速传感器；所述数控机床内部传感器中电流传感器测量数控机床主轴电机的电流和伺服电机的电流；转速传感器测量数控机床主轴的转速和伺服电机的转速。

机床在线监测系统用于接收、显示和存储来自数控机床内部传感器的转速、电压、电流信息，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。

数控机床内部传感器连接至机床数控系统，数控系统通过以太网的通讯方式将数控机床内部传感器监测信息传输至机床在线监测系统。

温度测量装置用于实时采集外部温度传感器测量的温度信息，并与数据采集系统相连。

外部温度传感器测量数控机床关键位置的温度信息，其中数控机床关键位置包括：伺服轴电机包括T1、T3、T13、T18位置、伺服轴电机的电机座包括T2、T4、T14、T19位置、伺服轴轴承座包括T5、T12、T15、T20位置、伺服轴导轨包括T6、T7、T11、T16、T17、T22位置、主轴上侧在T8位置、主轴下侧在T10位置、主轴右侧在T9位置和主轴左侧在T21位置。

根据所述的一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法，数控机床主轴系统生热功率的计算方法其包含如下步骤：