[发明专利]一种数控机床状态评估新方法

权利要求书

1.一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，整体监控数控机床的运行能量，若总能量异常，则分别考察各传动轴系统能量，进而识别出异常所在的范围；对机床关键部位进行振动信号检查，进一步识别出机床异常状态，从而实现对数控机床状态的可靠性评估。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，将采集的数据与历史数据进行对比以评价机床性能的变化；若设备整体能量特征发生异常，针对异常情况，结合传感器整体监控技术，单独分析各个直线轴和旋转轴子传动系统以及主轴的能量特征，精确定位预测出现故障或者导致机床性能下降的子传动系统或者部件，实现机床故障的提前预警。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，采集数据时，每个传动轴单独运行，运动覆盖整个行程，并循环运行三次，保证采集的可靠性；运行速度或主轴转速等于每台机床常用的加工参数，保证采集信息接近加工状态。

4.根据权利要求2所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，记录机床主轴及各传动轴的功率、电流、温度的能量数据，保存数据并自动分析获得总能量及各轴的分能量的均值、方差的关键指标；最终实现数控机床内部的总能量及各传动系统分能量的监控。

5.根据权利要求1所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，将振动传感器安装到传动系统的外壳、工作台或机床立柱上，并通过频谱分析，结合关键部件的特征频率的计算结果，甄别并解调出每个振动分量对应的具体位置、大小。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，滚珠丝杠的内圈滚道的特征频率计算公式如下：

滚珠丝杠的外圈滚道的特征频率的计算公式如下：

滚珠丝杠的滚子的特征频率的计算公式如下：

其中：

D为丝杠滚子中心对应的丝杠直径；

d为丝杠滚子的直径；

d为丝杠滚子的直径；

Z为单圈丝杠内的滚子个数；

β为接触角；

λ为导程引起的旋转角；

f_i为丝杠内圈滚道的旋转频率。

7.根据权利要求5所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，导轨滑块的导轨的特征频率计算公式如下：

导轨滑块的滑块的特征频率计算公式如下：

导轨滑块的滚子的特征频率计算公式如下：

其中：L为滑块的长度；v为滑块的运动速度；d为滚子的直径；Z为滑块与导轨直径接触的滚子个数。

8.根据权利要求1所述的一种数控机床状态评估新方法，其特征在于，丝杠磨损导致的功率变化的公式如下：

式中：

其中：I为丝杠螺母副磨损量；k₁为磨损系数；σ_P为接触应力；C为试验常数；β为表面质量系数；E为弹性模量；σ_S为螺母表面材料屈服极限，P为驱动电机功率；n为驱动电机转速；Z为丝杠工作列数；d为丝杠螺纹公称直径；d₁为丝杠螺纹内径；为摩擦角；θ为丝杠螺纹螺旋角。