【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于精密加工机床，具体涉及一种基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法。
技术介绍
1、精度是高档数控机床的引领性指标，在机床运行过程中，电机发热、摩擦生热、切削热和环境温度等内外部热源变化会造成机床零部件发生热变形，刀具与工件之间的相对位置与预定值会产生偏差，即热误差，从而造成机床精度下降。随着数控机床性能逐步提升，热误差逐渐成为影响机床精度的主要因素，研究显示，热误差占精密机床误差来源的40％-70％。其中主轴热误差直接影响刀具的刀尖点位置，严重影响机床加工质量。
2、主轴是数控机床的核心部件以及主要热源，故建立一种有效的主轴热误差建模方法是目前数控机床热误差补偿研究的关键。目前虽然有大量关于数控机床主轴热误差获取方法方面的研究，但当前各项误差建模技术的实用化程度不高，难以作为一种共性的解决方案来适用于数控机床加工的各种工艺条件和应用场合，以使数控机床加工具有更高精度和实现复杂工况下的热误差鲁棒建模。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有主轴热误差获取方法不能使数控机床加工具有更高精度和实现复杂工况下的热误差鲁棒建模的技术问题，而提供一种基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，包括以下步骤：
4、步骤1、使用matlab获取机床主轴的转
5、进一步的，所述步骤1获取机床主轴的转速、机床主轴的当前位置和实际环境温度前，还包括以下步骤，将cnc和工控机设置在同一局域网下，通过编制应用程序，将cnc和工控机连接。
6、进一步的，所述主轴净辐射换热包括以下步骤：
7、步骤1、建立主轴系统、主轴工作空间的总体坐标系和局部坐标系；步骤2、在换热面上生成若干发射点和辐射能束；步骤3、计算各个换热面间的辐射换热角系数；步骤4、根据辐射换热角系数计算主轴系统的净辐射换热量。
8、进一步的，所述总体坐标系的原点设置在主轴旋转中心与主轴所在工作空间平面的交点，总体坐标系的x/y/z轴方向与机床绝对坐标系的x/y/z轴方向相同；所述总体坐标系的x/y/z轴方向与局部坐标系的x/y/z轴方向相同；所述局部坐标系的原点为换热面随机生成一条辐射能束的发射点。
9、进一步的，所述计算各个换热面间的辐射换热角系数为
10、
11、其中，xi,j为某一换热面i对任一换热面j的角系数，为从换热面i发出直接到达面j的辐射能束总能量，为从换热面i发出经若干次反射后到达换热面j的辐射能束总能量，ez为某一换热面i发出的所有辐射能量。
12、进一步的，所述主轴系统的净辐射换热量具体为：确定辐射换热角系数后建立主轴辐射网络模型，根据基尔霍夫定律得到各个换热面的有效辐射，根据计算主轴各换热面的净辐射换热量；
13、其中，φi为主轴各换热面的净辐射换热量，σ为黑体辐射常数，面i的发射率为εi，温度为ti，面i的有效辐射为ji。
14、进一步的，所述辐射换热的主轴热误差解析模型包括以下步骤：
15、步骤1、将净辐射换热量引入热网络模型；步骤2、建立考虑辐射换热的主轴系统的改进热网络模型；步骤3、建立主轴系统的热误差模型。
16、进一步的，所述建立考虑辐射换热的主轴系统的改进热网络模型，具体为：划分主轴热节点，建立热阻网络图，根据能量守恒定律和基尔霍夫定律建立热网络第j个节点的瞬态热平衡方程，并应用到整个主轴系统的所有热节点，根据各个节点瞬态热平衡方程，获得主轴系统的改进热网络模型。
17、进一步的，所述发射点的坐标由程序控制，在换热面对应坐标的范围内生成若干x、y、z坐标，相互组合构成发射点坐标；所述辐射能束由发射点生成。
18、进一步的，所述辐射能束的发射方向由δ和η两个角度决定，所述δ为辐射能束发射方向与换热面法线的夹角，所述η为辐射能束在换热面上的投影与局部坐标系某一坐标的夹角。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
20、本专利技术一种基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，能够实时读取主轴转速、主轴当前位置、当前环境温度、建立主轴系统、主轴工作空间的总体坐标系和局部坐标系，并且基于mc-rnm计算主轴净辐射换热，基于i-tnm算法建立主轴热误差解析模型，能够克服数据驱动模型鲁棒性差和泛化能力不足的缺点，弥补现有解析模型边界处理不足，不考虑辐射换热的缺点，该专利技术提高了热误差模型的预测精度和稳定性，具有适用性强、鲁棒性好的优点。
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1.一种基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于，所述主轴净辐射换热包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于，所述辐射换热的主轴热误差解析模型包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
9.根据权利要求3所述
10.根据权利要求9所述的基于MC-RNM和I-TNM算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于，所述主轴净辐射换热包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的基于mc-rnm和i-tnm算法的精密机床主轴热误差获取方法，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，王孟超，雷默涵，薛政杰，史晓军，施虎，张鑫，潘阳凡，曾超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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