[发明专利]一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法

摘要

一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法，先采集经过插补后输出给各轴伺服系统的指令速度、指令加速度及指令加加速度序列；然后进行时频变换，得到相应的时频图；最后根据指令速度时频图计算指令速度高频段占比随时间即刀具路径的变化曲线，以此反映数控系统插补生成运动指令实现位置跟随精度的能力；根据指令加速度时频图、指令加加速度时频图分别计算指令加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线、指令加加速度的高阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线，以此反映数控系统插补生成运动指令对机床谐振的抑制能力；本发明能够同时获得频率成分及其幅值随时间的变化关系。

主权项

1.一种面向动态精度的数控系统插补生成运动指令评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在待评价数控系统中运行曲率剧烈变化刀具路径的NC代码，并采集经过插补后输出给各轴伺服系统的指令速度、指令加速度及指令加加速度序列；2)采用时频分析方法，对采集到的每个轴的指令速度、指令加速度及指令加加速度序列进行时频变换，得到相应各轴指令速度时频图、指令加速度时频图及指令加加速度时频图；3)根据指令速度时频图计算指令速度高频段占比随时间即刀具路径的变化曲线P(t)和指令速度高频段占比的最大值Pmax，以此反映数控系统插补生成运动指令实现位置跟随精度的能力；根据指令加速度时频图、指令加加速度时频图分别计算指令加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωa(t)及其最大值P_ωa max、指令加加速度的高阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωj(t)及其最大值P_ωj max，以此反映数控系统插补生成运动指令对机床谐振的抑制能力；所述的指令速度高频段占比随时间即刀具路径的变化曲线P(t)的计算方法为：以时间轴为基准，对指令速度时频图的每个时刻取截面，结合数控机床进给轴的位置环带宽，计算起始时刻t₀到终止时刻t_n每时刻的指令高频段占比，其中t_i(t₀<t_i≦t_n)时刻指令高频段占比的计算如式(1‑1)所示：其中，a表示数控机床进给轴位置环带宽，通过对数控机床进给轴进行辨识确定；b表示t_i时刻的指令频宽；表示t_i时刻时频图幅值随频率f变化的函数关系；h为复化矩形积分公式中的步长；m和M分别为复化矩形积分公式中各自积分区间的等分数；最终得到各时刻高频段占比P随时间t的变化曲线P(t)；对于所述的指令速度高频段占比的最大值Pmax，P(t)曲线的最大值即为最大值Pmax；所述的指令加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωa(t)、指令加加速度的高阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωj(t)的计算方法为：以时间轴为基准，分别对于指令加速度时频图和指令加加速度时频图每个时刻取截面，结合数控机床机械部分固有频率，计算起始时刻t₀到终止时刻t_n每时刻的占比，其中t_i(t₀<t_i≦t_n)时刻固有频率附近频段占比的计算如式(1‑2)所示：其中，c表示数控机床进给轴的机械部分低阶或高阶固有频率，通过对机械系统进行模态测试获得；b表示t_i时刻的指令频宽；d表示固有频率附近频段积分上下限的积分宽度；表示t_i时刻时频图幅值随频率f的变化的函数关系；h为复化矩形积分公式中的步长；r和R分别为复化矩形积分公式中各自积分区间的等分数；最终得指令加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωa(t)和指令加加速度的低阶机械固有频率附近频段占比随时间的变化曲线P_ωj(t)；P_ωa(t)曲线和P_ωj(t)的最大值即为P_ωa max和P_ωj max。