[发明专利]一种基于数控负载信息的机床运动部件接触刚度退化率监测方法

权利要求书

1.一种基于数控负载信息的机床运动部件接触刚度退化率监测方法，其特征在于：第一步：搭建一种在线测量机床运动部件接触刚度退化率的装置，该装置包括具有通信接口的数控机床、网线和计算机；

第二步：在数控机床的系统上配置好通信相关参数，包括IP和端口，然后用网线将数控系统具备与外置计算机进行交互的网络端口跟计算机的网络端口相连；

第三步：给数控机床上电，开机，编写标准测试程序，运行采集软件，数控机床运行标准测试程序，此时，采集数控机床的主轴、X轴、Y轴和Z轴的转速、负载率数据，并将数据保存为.csv文件，其中第一列为主轴转速N、第二列为主轴负载率L_asp、第三列为X轴进给速度V_x、第四列为X轴负载率L_ax、第五列为Y轴进给速度V_y、第六列为Y轴负载率L_ay、第七列为Z轴进给速度V_z、第八列为Z轴负载率L_az；

第四步：当采集软件检测到标准测试程序走完以后会自动的读取上一步保存的.csv文件，当读取到主轴转速N等于标准测试程序中主轴转速的设定值时，将对应的主轴负载率记为L_aspi，i＝1，2，3......n；读取完之后，计算出主轴初始负载率的均值为：

当读取到X轴进给速度V_x等于标准测试程序中设定的X轴进给速度时，将该行对应的X轴负载率记为L_axi，读取完之后，计算出X轴初始负载率的均值为：

Y、Z轴同理，所有计算完毕之后，将计算出来的四个数值作为接触刚度未退化时的初始负载率，并将其保存为.txt文件；

第五步：每天机床开机之后先运行一遍标准测试程序，运行采集软件，将采集数据进行保存；

第六步：当采集软件检测到标准测试程序走完以后会自动的读取上一步保存的.csv文件，当读取到转速N等于NC程序中的设定值时，将该行对应的主轴负载率记为L_aspi；读取完之后，计算出主轴当前负载率的均值为：

当读取到X轴进给速度V_x等于NC程序中的设定的X轴进给速度时，将该行对应的X轴负载率记为L_axi；读取完之后，计算出X轴当前负载率的均值为：

Y、Z轴与X轴计算方式相同，此处不再赘述；通过读取之前保存的.txt，读取出接触刚度未退化时的初始主轴负载率X轴负载率Y轴负载率和Z轴负载率主轴、X轴、Y轴和Z轴随着接触刚度的退化，空载运行相同的NC程序负载率会增大，因此通过负载率的变化计算出接触刚度退化率，通过负载率计算主轴接触刚度退化率为：

式中η_sp1为通过负载率计算出的接触刚度退化率，为主轴当前负载率的均值，为主轴初始负载率的均值；

通过负载率计算X轴滚珠丝杠副接触刚度退化率为：

式中η_X1为通过X轴负载率计算出的接触刚度退化率，为X轴当前负载率的均值，为X轴初始负载率的均值；

Y轴和Z轴的滚珠丝杠副接触刚度退化率计算方式与X轴相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于数控负载信息的机床运动部件接触刚度退化率监测方法，其特征在于：通过定期监测机床空载运行在标准测试程序下的负载信息，确定驱动电机驱动运动部件匀速运动所需克服的摩擦力矩，进而根据摩擦力矩与接触刚度的关系计算运动部件接触刚度退化率。

3.根据权利要求2所述的一种基于数控负载信息的机床运动部件接触刚度退化率监测方法，其特征在于：所述的标准测试程序是基于测试机床主轴和滚珠丝杆副的标准进行编写。

4.根据权利要求1所述的一种基于数控负载信息的机床运动部件接触刚度退化率监测方法，其特征在于：现场采集设备采集所述的数控机床的负载信息，然后根据负载信息、摩擦力矩、和接触刚度的关系，求解出接触刚度退化率，用来实现接触刚度退化率的监测。