[发明专利]数控机床单轴动态误差指令相关分量的分离方法

说明书

一种数控机床单轴动态误差指令相关分量的分离方法，先在数控机床单轴进给运动中，同步采集数控系统插补生成的指令位置数据、伺服进给系统的反馈位置数据、执行器末端的实际位置数据；计算得到环内动态误差和环外动态误差；然后对指令位置数据求一阶、二阶、三阶差商，得到指令速度、指令加速度和指令加加速度，分离环内动态误差和环外动态误差的指令速度、加速度和加加速度相关分量；最后采用多元线性回归分析方法，建立多元线性回归模型，进行回归方程和偏回归系数的假设检验；本发明实现指令速度、指令加速度及指令加加速度相关分量的分离。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体涉及数控机床单轴动态误差指令相关分量的分离方法。

技术背景

数控机床进给轴进给运动的动态误差与指令速度、加速度、加加速度相关，随着指令速度、加速度和加加速度提高，动态误差也越大；因此，在复杂曲面零件高速加工中，机床的动态误差往往超过几何误差，成为影响机床误差和零件加工误差的主要因素。数控机床的几何误差目前已经有了比较成熟的检测与补偿方法，但是在数控机床的动态误差上，缺少相应的检测和分离方法，无法支撑机床动态精度的评定及动态误差的溯源等研究工作和工程应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种数控机床单轴动态误差指令相关分量的分离方法，实现指令速度、加速度及加加速度相关分量的分离。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种数控机床单轴动态误差指令相关分量的分离方法，包括以下步骤：

1)在数控机床单轴进给运动中，同步采集数控系统插补生成的指令位置数据D_指令(t)、伺服进给系统的反馈位置数据D_反馈(t)、执行器末端的实际位置数据D_实际(t)，所采集到的数据均为时间序列；

2)采用公式(1),分别得到环内动态误差e_环内(t)和环外动态误差e_环外(t)，

3)采用公式(2)对指令位置数据D_指令(t)求一阶、二阶、三阶差商，得到指令速度v(t)、指令加速度a(t)和指令加加速度j(t)，

4)按照公式(3)分离环内动态误差和环外动态误差的指令速度、指令加速度和指令加加速度相关分量，式中，D_指令(t)、v(t)、a(t)、j(t)分别为指令位置、指令速度、指令加速度和指令加加速度，t为时间，k₀、k₁、k₂、k₃、k₄为待定系数，o为残差，

e(t)＝k₀+k₁D_指令(t)+k₂v(t)+k₃a(t)+k₄j(t)+o(t) (3)

5)采用多元线性回归分析方法，建立多元线性回归模型，进行回归方程和偏回归系数的假设检验，利用最小二乘法，确定公式(3)中的系数k₀、k₁、k₂、k₃、k₄；其中k₀+k₁D_指令(t)为静态/准静态分量；k₂v(t)为与指令速度相关的分量，k₃a(t)为与指令加速度相关的分量，k₄j(t)为与指令加加速度相关的分量，此三项为动态分量；o(t)为残差。