[发明专利]基于数控机床主轴和伺服轴功率的切削力系数辨识方法

摘要

本发明基于数控机床主轴和伺服轴功率的切削力系数辨识方法，通过布置在机床主轴电机、伺服进给轴电机上的电流传感器和电压传感器获得相应的电流和电压数据，并进一步计算得到电机功率，通过线性拟合得到表达式函数，进而得到各轴的切削力系数，方法更加便捷。适用于数控车床切削加工应用领域，利用功率测试取代切削力测试，无需测力仪等高规格高价值测量系统。所使用的测量装置主要包含电流传感器、电压传感器及单块数据采集卡组成，全套装置可灵活搭建，并且价格低廉。

主权项

基于数控机床主轴和伺服轴功率的切削力系数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在数控机床上布置测试传感器，并在对应切削时应用主轴转速的空运转、对应切削时Z轴进给速度下的Z轴空运转、X轴无载荷的静态测试下，记录主轴、Z轴、X轴电机的三相电流和电压信号，并获得主轴和Z轴的空载功率P0、Pz0和X轴空载电流Ix0；步骤二：保证数控车床正常运转，对工件进行切削的条件下，不改变其他的切削参数，调整不同的切削深度，进行变切深切削试验，记录主轴、Z轴、X轴电机的三相电流和电压信号，进而获得主轴和Z轴的功率数据Ps、Pz和X轴电流Ix；步骤三：根据步骤二得到的功率数据，绘制出主轴和Z轴电机的功率与对应切削参数下的材料去除率之间的关系曲线，并通过线性拟合得到表达式函数，提取主轴电机对应的斜率k和截距a，以及Z轴电机对应的斜率kz和截距az；步骤四：通过步骤一得到的主轴空运转时的空载功率P0及步骤三得到的主轴电机对应的斜率k和截距a，进而得到主轴的切削力系数；步骤五：通过步骤一得到的Z轴空运转时的空载功率Pz0及步骤三得到的Z轴电机对应的斜率kz和截距az，进而得到Z轴的切削力系数；步骤六：通过步骤一得到的X轴空载电流Ix0，得到X轴无切削载荷时的空载扭矩Tx0，并通过步骤二记录的X轴电机的电流Ix，绘制X轴电机的电流与对应切削深度的关系曲线，并通过线性拟合得到表达式函数，进而得到X轴切削力系数。