一种机床动态精度的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种机床动态精度的获取方法，包括以下步骤：S1利用三维建模软件建立机床三维实体模型；S2利用S1中所述三维实体模型分别建立有限元模型和动力学模型；S3对S2中得到的有限元模型和动力学模型进行优化，直到有限元模型和动力学模型的仿真结果与实验测试一致；S4将S3中有限元模型输入到S3中动力学模型中，得到优化的动力学模型；S5在S4中得到的优化的动力学模型中，以实际的不同加工状态下的参数为输入，进行仿真，得到不同加工状态下动态精度。利用该方法获取机床动态精度简便易行，经济可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种机床动态精度的获取方法
本专利技术属于机械仿真与测试领域，更具体地，涉及一种机床动态精度的获取方法。
技术介绍
机床精度分为机床动态精度和机床静态精度，机床的动态精度是与静态精度相对的，静态精度通常都是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度很低的情况下的精度，静态精度只能在一定程度上反映机床的加工精度。因为机床在实际工作状态下，还有一系列因素会影响加工精度，例如，由于切削力、夹紧力等的作用，机床的零、部件会产生弹性变形；在机床内部热源，如电动机、液压传动装置的发热，齿轮、轴承、导轨等的摩擦发热以及环境温度变化的影响下，机床零、部件将产生热变形；由于切削力和运动速度的影响，机床会产生振动，机床运动部件以工作状态的速度运动时，由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素的影响均会造成其精度变化。因此，机床的动态精度即为机床在载荷、温升、振动等作用下的精度。在实际生产中，为了保证被加工件精度，首先必须保证机床自身有很好的动态精度，因为机床的动态精度决定着工件的尺寸精度。申请公布号为CN102009369A的中国专利公开了一种数控机床动态定位精度数据采集系统，该系统通过光栅尺采集信号、数据处理装置对信号进行处理的方式实现实时检测机床位置的变化，从而获得机床的动态精度。申请公布号为CN103273379A中国专利公开了一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法,这种方法是将标准球头安装到机床主轴上,打开机床RTCP运动模式，通过采集不同角度下球头与测头的位移偏差而获取机床动态精度。在以上两种动态精度的获取方法中，都需要特定的检测装置来完成，准备和布置检测装置需要耗费较长时间，测量的过程复杂，需消耗大量时间和人力，且该种检测方法使得对机床的结构进行优化升级时，需要实际加工出被优化的零件结构，并安装在机床上，才能检测其动态精度，费时费力。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种机床动态精度的获取方法，其目的在于提供一种将实验测试和软件仿真结合的方法，可方便快捷的获取机床的动态精度，由此解决传统方法获得机床动态精度时需要特定的检测装置，且耗费大量时间和精力的问题。为实现上述目的，提供了一种机床动态精度的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用三维建模软件建立机床三维实体模型；S2：利用S1中所述三维实体模型分别建立有限元模型和动力学模型；S3：对S2中得到的有限元模型和动力学模型进行优化，其中，以模态实验测试得到的动态特性参数为判断依据，对有限元模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到有限元模型的仿真结果与实验测试结果一致，以动态精度测试得到的实测的动态精度为判断依据，对动力学模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到动力学模型的仿真结果与实验测试结果一致；S4：将S3中得到的有限元模型输入到S3中得到的动力学模型中，得到优化的动力学模型；S5：在S4中得到的优化的动力学模型中，以不同的实际加工状态下的参数为输入，进行仿真，获得到机床不同加工状态下动态精度。进一步的，所述步骤S1中，其特征在于，所述的三维建模软件包括PRO/E、UG、SolidWorks中的一种或者。进一步的，所述步骤S2中，所述的有限元软件包括Nastran、Ansys、Abaqus中一种或者几种。进一步的，所述步骤S2中，所述的动力学软件包括dytran、adams、RecurDyn中一种或者多种。进一步的，所述步骤S2中，建立机床有限元模型和动力学模型中，包括定义各零部件的相关属性和参数，有限元模型需设置的属性和参数包括材料属性、结合部参数和边界条件；动力学模型需设置的属性及参数包括材料属性、结合部参数、边界条件以及激励。进一步的，所述步骤S3中，对有限元模型的输入参数进行反复设定和仿真前，对三维模型进行前处理，前处理工具包括patran、hypermesh、workbench中一种或者多种，前处理的作用为获取较高的网格质量，从而使有限元计算结果更为准确。进一步的，所述步骤S3中，所述模态实验测试需要利用动态特性测试软件建立的测试模型。本专利技术中，建立有限元模型中，依据实际对机床进行的实验得到的动态特性参数为依据，对有限元模型的输入参数进行反复修正，每一次修正后均进行仿真，仿真后同样得到动态特性参数，对比实测的动态特性参数和仿真后动态特性参数，进一步修正输入参数，直到使有限元软件仿真的结果与实测的动态特性参数一致，当两者一致时候，认为此时设置的参数为较优化参数，该较优化参数下的有限元模型即为较优化的有限元模型。本专利技术中，建立动力学模型中，依据实际对机床进行的实验得到的动态精度为依据，对动力学模型的输入参数进行反复修正，每一次修正后均进行仿真，仿真后同样得到动态精度，对比实测的动态精度和仿真后动态精度，以进一步修正输入参数，直到动力学软件仿真的结果与实测的动态精度一致，当两者一致时候，认为此时设置的参数为较优化参数，该较优化参数下的动力学模型即为较优化的动力学模型。将较优化的有限元模型输入到较优化的动力学模型中，得到优化的动力学模型，即将较优化的有限元模型和较优化的动力学模型结合，实质是将两种模型中的各种较优化的参数进行了结合，得到优化的动力学模型，以不同加工状态下参数作为优化的动力学模型的输入，进行仿真，即可得到不同加工状态下的动态精度。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得以下有益效果：1、本专利技术中，以实测的动态特性参数为判断依据对有限元模型进行反复修正，且以机床实测的动态精度为判断依据对动力学模型进行反复修正，然后将有限元模型与动力学模型进行结合，得到优化动力学模型，该模型的各种参数接近实际状况，在此模型中进行仿真，得到机床的动态精度即为机床实际工作时的动态精度，该方法准确可靠。2、本专利技术采用实验测试与仿真进行结合的方法得到机床的动态精度，将实验测试软件、有限元软件、动力学软件综合运用，充分发挥各个软件的优势，使获取机床动态精度的过程方便快捷，经济易行。附图说明图1是本实施例中动态精度获取方法的流程框图；图2是本实施例中动态精度获取方法的原理框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本实施例中以坐标镗床为例进行说明，但不限于坐标镗床。坐标镗床是具有精密坐标定位的、用于加工高精度孔或孔系的一种镗床。在坐标镗床上可进行钻孔、扩孔、铰孔、铣削、精密刻线和精密划线等工作，也可作孔距和轮廓尺寸的精密测量，是一种用途较广泛的高精度机床，本实施例中坐标镗床的型号为TGK46100。本实施例中，坐标镗床的动态精度即为其重复定位精度。图1是本实施例中动态精度获取方法的流程框图，其中，本实施例中对镗床动态精度的获取方法为：S1：利用三维建模软件PRO/E建立坐标镗床三维实体模型。S2：分别将三维模型导入到有限元分析软件和动力学分析软件中，分别建立有限元模型和动力学模型。一方面，先将三维模型导入有限元前处理软件Hypermesh中进行前处理，接着建立有限元模型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床动态精度的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用三维建模软件建立机床三维实体模型；S2：利用S1中所述三维实体模型分别建立有限元模型和动力学模型；S3：对S2中得到的有限元模型和动力学模型进行优化，其中，以模态实验测试得到的动态特性参数为判断依据，对有限元模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到有限元模型的仿真结果与实验测试结果一致，以动态精度测试得到的实测的动态精度为判断依据，对动力学模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到动力学模型的仿真结果与实验测试结果一致；S4：将S3中得到的有限元模型输入到S3中得到的动力学模型中，得到优化的动力学模型；S5：在S4中得到的优化的动力学模型中，以不同的实际加工状态下的参数为输入，进行仿真，获得到机床不同加工状态下动态精度。

【技术特征摘要】
1.一种机床动态精度的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用三维建模软件建立机床三维实体模型；S2：利用S1中所述三维实体模型分别建立有限元模型和动力学模型，建立机床有限元模型和动力学模型中，包括定义各零部件的相关属性和参数，有限元模型需设置的属性和参数包括材料属性、结合部参数和边界条件；动力学模型需设置的属性及参数包括材料属性、结合部参数、边界条件以及激励；S3：对S2中得到的有限元模型和动力学模型进行优化，其中，以模态实验测试得到的动态特性参数为判断依据，对有限元模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到有限元模型的仿真结果与实验测试结果一致，以动态精度测试得到的实测的动态精度为判断依据，对动...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛宽民，李斌，童黎骏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42