[发明专利]基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法

权利要求书

1.基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在标准转速图谱下采集各温度测点的温度数据，将该温度数据按照其到达最高温度所需时间由少到多排序，其表达式如下：

(1)式中：x_ij是第i个测量点在第j分钟时的温度，Int()为取整函数，r_i为第i个测量点的排序值，r_i越大，表明第i个测量点达到最高温度所需的时间越少，则其排序越靠前；对于同时到达最高温度的测点，即r_i相同的测量点，按其在整个测量时间内的温度变化量从大到小排序；

S2、通过聚类方法将温度测点分类后，对于每一类中的温度测点，按照步骤S1中排序的高低，选择排序高的点作为该类的热关键点，按此方法选择出每一类的热关键点，最终组成全部温度测点的热关键点；

S3、以步骤S2中方法选取的热关键点的温度数据，以及与该温度数据对应的热误差数据作为训练集，利用回归方法建立热误差模型，并将非标准转速图谱下相同热关键点的温度数据带入训练好的热误差模型，对热误差进行预测。

2.根据权利要求1所述的基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤，

S11、设置不同运行状态的转速图谱，保证其中有一转速图谱为GB/T 17421.3-2009《机床检验通则第3部分：热效应的确定》所规定的标准转速图谱；

S12、数控机床分别按照步骤S11中的转速图谱运行，运行时，温度传感器和位移传感器同时采集相应的数据；

S13、利用位移传感器采集主轴系统主轴伸出端热误差，取一段时间的平均值作为该时刻的热误差值，位移传感器在数控机床运转前处于置零状态；

S14、利用温度传感器采集主轴系统表面各点温度和距主轴系统一定距离处的环境温度，其中，温度数据采样频率要与位移数据取平均值后的频率相同，温度测点包括并不限于靠近前后轴承位置的测点、环境温度测点、有其它热源存在的测点。

3.根据权利要求2所述的基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法，其特征在于，所述位移传感器采用非接触式位移传感器，所述温度传感器采用接触式温度传感器。

4.根据权利要求2所述的基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法，其特征在于，在步骤S12中，数控机床分别按照步骤S11中的转速图谱运行之前，使数控机床静止一段时间进行冷却。

5.根据权利要求2所述的基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法，其特征在于，步骤S14中获得的温度数据为温度传感器采集过程中的温度数据变化量。

6.根据权利要求1所述的基于时间特性的数控机床主轴系统热关键点选取建模方法，其特征在于，步骤S2的聚类方法采用模糊c均值聚类方法。