[发明专利]一种基于热分析的数控铣镗床加工精度预测方法

说明书

本发明涉及数控机床精密加工控制领域，特别是一种基于热分析的数控铣镗床加工精度预测方法。所述方法包括如下步骤：S1、在加工过程中，实时采集特征量,得到热特性特征数据集；S2、根据热特性特征数据集分别计算机床的滚动轴承产热值、滚珠丝杠产热值、电机产热值和静压导轨油膜产热值，得到热源属性数据集；S3、采用快速搜索与寻找密度峰值算法对热源属性数据集进行聚类；S4、采用可拓神经网络算法对数据集进行训练，S5、继续采集数控铣镗床的热特性特征属性值，并计算得到热源属性数据集；S6、采用训练完成后的可拓神经网络算法，获取当前状态下数控铣镗床产热对加工精度影响的状态数据；S7、根据加工全程的状态数据估算加工精度。

技术领域

本发明涉及数控机床精密加工控制领域，特别是一种基于热分析的数控铣镗床加工精度预测方法。

背景技术

数控机床是一种高端精密加工设备，数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。数控机床是现代机械加工业皇冠上的明珠，在高端精密机床领域，日本、德国的先进企业牢牢地占据了市场。其中，机床加工精度衡量数控机床水平的是一个重要的技术指标。有研究表明，机床加工过程中，刀头的热变形导致的误差占机床加工整体误差超过25％，因此如何控制热变形导致的误差，是提高机床整体加工精度的关键因素之一。

对机床热变形导致的加工误差进行控制的前提是对机床加工过程的产热进行分析，量化分析并计算出其对车床加工精度的影响。但是在现有技术中，还没有能够有效分析机床产热和其对车床加工精度影响的方法。尤其是在加工过程热量较高的镗铣加工机床中，现有技术中主要通过提高冷却系统的冷却效率来解决问题，而非基于热分析对加工精度进行预测和控制。

发明内容

为克服现有技术中无法有效分析热变形对于镗铣床加工精度的影响的问题，本发明提供的一种基于热分析的数控铣镗床加工精度预测方法，该方法针对加工过程中主要的几个产热单位的热量值，采用改进的神经识别网络算法对其进行分析，估算对于加工精度的影响。

本发明采用以下技术方案实现：

一种基于热分析的数控铣镗床加工精度预测方法，该方法包括如下步骤:

S1、在加工过程中，实时采集用于计算数控铣镗床热特性数值的特征量,得到热特性特征数据集；

S2、根据热特性特征数据集分别计算机床的滚动轴承产热值Q₁、滚珠丝杠产热值Q₂、电机产热值Φ和静压导轨油膜产热值Q_N，得到热源属性数据集；

其中，滚动轴承产热值采用如下公式计算：

Q₁＝1.047·M₁·n₁

式中：n₁为轴承转速，M₁为滚动轴承摩擦力矩；

滚珠丝杠产热值采用如下公式计算：

Q₂＝1.2π·M₂·n₂

式中：n₂为滚珠丝杠转速，M₂为丝杠螺母的摩擦力矩；

电机产热值采用如下公式计算：

式中：Mm为驱动电机输出力矩，n₃为驱动电机转速；

静压导轨油膜产热值的计算公式为：

Q_N＝μAv/h