基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法技术

技术编号:43132100 阅读:17 留言:0更新日期:2024-10-29 17:38
本发明专利技术公开的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,涉及数控机床热特性研究技术领域,主要包括S1:取主轴温度场数据,将主轴温度场在物理域进行建模,得到主轴温度场物理模型,对主轴温度场物理模型进行简化并网格化分析,得到主轴温度场节点网格;S2:取主轴运转状态下实时数据计算主轴的传热边界条件;S3:将传热边界条件在主轴温度场节点网格进行编码,得到编码温度场;S4:采用卷积滤波对编码温度场进行梯度求解,得到温度梯度的散度;S5:根据温度梯度的散度,对主轴的瞬态温度场进行预测,得到主轴的实时温度场,建模完成。本发明专利技术能够实现建立一个实时性强的主轴温度场,实现电主轴温度场的实时输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数控机床热特性研究,具体涉及基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法


技术介绍

1、作为高端数控机床的核心部件,电主轴将机床主轴与电机集成为一体,省去了传动链,具有高精度、高速、高效率的优点。由于加工复杂零件时主轴转速往往要不断改变,共同作用于主轴的内、外热源始终处于非恒定状态,使主轴温度场复杂而多变,主轴热伸长也随之发生改变。研究发现电主轴热变形不仅会降低机床的加工精度,还直接限制电主轴转速的提升。因此,建立准确的温度场模型是对电主轴的热变形进行预测和补偿的重要前提条件。

2、电主轴温度场建模主要有两种方法:数据驱动建模与物理理论建模。数据驱动模型关键在于传感器对电主轴温度场精准地测量,以数据构建温度场模型,无需相关物理规律,但依赖大量实验数据,不能满足工程应用中对预测模型的鲁棒性与实时性要求。物理理论建模是基于传热学直接描述主轴温度,其关键在于选择合适的描述物理定律的数学模型以及假设合理的边界条件,通常使用fem进行理论建模。其对实验数据需求量小,模型可靠性较高,但边界条件和模型参数往往不能准确描述,且无法有效利用传感器获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,具体步骤包括:

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,S1具体步骤为;

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,S2中传热边界条件包括:

4.根据权利要求3所述的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,S3的具体内容为:将求得的传热边界条件包括生热量和对流换热系数结合主轴内部节点温度,得到主轴边界节点的温度,将主轴边界节点的温度填充到主轴温度场节点网格内,得到编码温度场ubc。

5.根据权利要...

【技术特征摘要】

1.基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,具体步骤包括:

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,s1具体步骤为;

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,s2中传热边界条件包括:

4.根据权利要求3所述的基于数字孪生驱动的主轴实时温度场建模方法,其特征在于,s3的具体内容为:将求得的传热边界条件包括生热量和对流换热系数结合主轴内部节点温度,得到主轴边界节点的温度,将主轴边界节点的温度填充到主轴温度场节点网格内,得到编码温度场ubc。

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【专利技术属性】
技术研发人员:高峰李文强吴科君李艳程伟
申请(专利权)人:西安理工大学
类型:发明
国别省市:

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