一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法技术方案

本发明专利技术属于数控机床参数辨识领域，具体涉及一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法，包括：向数控系统分别输入用于辨识真实丝杆导程的阶梯状激励信号和用于辨识机械间隙的阶梯状激励信号，以获取进给轴的真实丝杆导程和机械间隙值；向数控系统输入用于辨识丝杆综合轴向刚度的激励信号，以计算进给轴的综合轴向刚度辨识值K

【技术实现步骤摘要】
一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法


[0001]本专利技术属于数控机床参数辨识领域，更具体地，涉及一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法。

技术介绍

[0002]数控机床是一种高效率、高精度、高自动化的加工设备，广泛应用于航空航天、汽车、核电、医疗机械、工程机械等领域。伺服进给系统作为数控机床的执行机构，其运行性能直接影响了数控机床的加工精度。伺服进给系统中的机械传动系统主要分为两种形式：直线电机和滚珠丝杠传动。其中，滚珠丝杠具有高刚度、负载大、成本低、工作可靠、加工工艺成熟等优点，在数控机床中得到了广泛应用。
[0003]轮廓误差补偿是提升数控机床加工精度的有效方法。通过搭建伺服进给系统的高精度模型，可以实现对机床加工轮廓的准确预测，为轮廓误差补偿提供关键的数据支持。然而，由于实际伺服进给系统的内部构造及外部环境的复杂性，在建立伺服进给系统模型时，模型参数的准确性是影响模型仿真精度的关键因素，模型中的部分参数可以通过查表等方式得到，另外的参数则需要通过设计专门的参数辨识实验才能确定，其中最具代表性的参数是机床的综合轴向刚度。精确辨识机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法，其特征在于，包括：S1、向数控系统输入用于辨识真实丝杆导程的阶梯状激励信号，以控制进给轴按该激励信号中的指令位置运行，采集进给轴每个停止运行时段的电机编码器数据和光栅尺数据，经数据处理得到进给轴的真实丝杆导程；向数控系统输入用于辨识机械间隙的阶梯状激励信号，以控制进给轴按该激励信号中的指令位置运行，采集进给轴每个停止运行时段的光栅尺数据，经数据处理得到进给轴的机械间隙值；S2、向数控系统输入用于辨识丝杆综合轴向刚度的激励信号，以控制进给轴按该激励信号中的指令位置运行；采集进给轴的电机电流、电机编码器数据和光栅尺数据，通过数据处理得到进给轴的综合轴向刚度辨识值K
a
；在该数据处理中，用于计算K
a
的机械传动误差为仅与弹性形变相关的误差成分Δx
error_k
，Δx
error_k
取值为由电机编码器数据和光栅尺数据所计算的机械传动误差减去由机械间隙导致的误差成分Δx
error_b
以及由丝杠导程误差所导致的误差成分Δx
error_screw
，Δx
error_b
取值为所述机械间隙值，Δx
error_screw
取值基于所述真实丝杆导程、标称导程和所述电机编码器数据计算得到。2.根据权利要求1所述的一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法，其特征在于，所述真实丝杆导程的计算方式为：基于每个停止运行时段进给轴的电机编码器数据θ
encoder
平均值和光栅尺数据X
ruler
平均值，按照公式X
e
＝θ
encoder
·
h
std
‑
X
ruler
＝Δx
error_screw
+Δx
error_b
+Δx
error_k
计算每个停止运行时段的机械传动误差X
e
，式中，h
std
为标称导程；在进给轴停止运行时段，Δx
error_b
和Δx
error_k
取值均为0，则用于辨识真实丝杆导程的阶梯状激励信号对应的机械传动误差X
e
即为由丝杠导程误差所导致的机械传动误差Δx
error_screw
；绘制指令位置数据与Δx
error_screw
散点图，并用最小二乘法拟合得到曲线斜率k；基于公式计算得到真实丝杆导程h
real
。3.根据权利要求1所述的一种机床进给系统综合轴向刚度辨识方法，其特征在于，所述用于辨识机械间隙的阶梯状激励信号具体使得进给轴从行程零...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建中，许光达，黄德海，李威毅，廖宇豪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：