五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法技术

本申请特别涉及一种五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法，方法包括：分析五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值与S试件轮廓误差的关系，得到关系分析结果，然后利用S试件轮廓误差对伺服动态特性匹配特征值进行敏感度分析，得到敏感度分析结果，基于预设的多元线性回归算法，根据敏感度分析结果和S试件轮廓误差建立五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值的评价模型，以利用评价模型生成对应的评价结果。由此，解决了因缺乏基于S试件动态精度检测结果直接定量评价伺服动态特性的匹配程度等问题，通过评价模型评价S试件与伺服动态特性匹配特征值关系和敏感度的分析结果，从而提高了S试件动态精度检测标准及评价精度。及评价精度。及评价精度。

【技术实现步骤摘要】
五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法


[0001]本专利技术涉及五轴联动机床伺服控制
，特别涉及一种五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法。

技术介绍

[0002]机床伺服动态特性匹配优化过程主要包含三个步骤，首先是描述并评价伺服动态特性匹配程度，其次辨识伺服动态特性的不匹配来源，最后调整优化匹配程度。如何合理评价多轴联动数控机床伺服动态特性匹配程度，快速、准确地辨识引起伺服动态特性不匹配的来源对实现伺服动态特性匹配优化尤为关键。
[0003]在运行状态下评价机床动态性能影响因素一直是机床动态性能优化的重难点。DBB(Dual Ball Bar，双循圆测试仪)是机床动态性能检测的常用仪器之一，基于DBB的伺服动态特性匹配程度影响因素研究，通常将机床刀具刀尖点设置成沿圆弧轨迹运动，将运动过程中刀尖点沿DBB轴向产生的偏差作为机床运行状态的评判依据。RTCP(Rotation tool center point，刀尖点控制功能)测试是现有通过实验仪器检测五轴联动数控机床动态性能的最有效手段之一，在基于RTCP的伺服动态特性匹配程度影响因素研究中，机床各轴运动时刀尖点被设置为同一点，将机床运动过程中测得的刀尖点实际三维位置偏差作为机床动态性能的衡量标准。
[0004]S试件是用于机床动态精度检测的国际标准检测试件，由于其具有开闭角变化大、存在扭曲角等特点，S试件不仅具有传统动态精度检测试件的优点，而且在检测多轴间伺服动态特性匹配程度方面相较于传统试件有着明显优势。与DBB测试以及RTCP测试相比，S试件加工测试更能真实、直观地反映机床的动态加工精度，因而具有良好的应用前景。
[0005]相关技术中，基于S试件开展的伺服动态特性匹配程度评价与辨识研究中，大多的相关性研究为定性溯源，实现准确量化辨识的研究较少，大多实验仅能通过单一因素实验验证数理推导的准确性。
[0006]然而，由于五轴联动数控机床伺服动态特性不匹配的误差来源具有数量多、强耦合的特点，且S试件加工精度与五轴联动数控机床伺服动态特性匹配程度之间为高度非线性的映射关系，因此，无法通过单一因素实验验证数理推导的准确性，从而导致缺乏基于S试件动态精度检测结果直接定量评价五轴联动数控机床伺服动态特性的匹配程度。

技术实现思路

[0007]本申请提供一种五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法，以解决因缺乏基于S试件动态精度检测结果直接定量评价伺服动态特性的匹配程度等问题。
[0008]本申请第一方面实施例提供一种五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法，包括以下步骤：
[0009]分析五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值与S试件轮廓误差之间的关系，得到关系分析结果；
[0010]基于所述关系分析结果，利用所述S试件轮廓误差对所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值进行敏感度分析，得到敏感度分析结果；以及
[0011]基于预设的多元线性回归算法，根据所述敏感度分析结果和所述S试件轮廓误差建立所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值的评价模型，以利用所述评价模型生成所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值的评价结果。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述分析所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值与S试件轮廓误差之间的关系，包括：
[0013]分析所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值，得到所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值的第一作用关系；
[0014]分析所述伺服动态特性匹配误差角与刀具轴迹面，得到所述伺服动态特性匹配误差角与所述刀具轴迹面的第二作用关系；
[0015]分析所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差，得到所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差的第三作用关系。
[0016]根据本申请的一个实施例，所述分析所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值，得到所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值的第一作用关系，包括：
[0017]接收所述五轴联动数控机床刀具在多种斜率下的直线指令轨迹，根据所述直线指令轨迹分析所述伺服动态特性匹配特征值和所述伺服动态特性匹配误差角，从而得到在所述直线指令轨迹下的所述伺服动态特性匹配特征值和所述伺服动态特性匹配误差角的第一作用关系；
[0018]接收所述五轴联动数控机床刀具在多种斜率下的曲线指令轨迹，根据所述伺服动态特性匹配特征值，得到所述伺服动态特性匹配误差角与所述曲线指令轨迹上斜率的关系，从而分析得到在所述曲线指令轨迹下的所述伺服动态特性匹配特征值和所述伺服动态特性匹配误差角的第一作用关系。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述分析所述伺服动态特性匹配误差角与刀具轴迹面，得到所述伺服动态特性匹配误差角与所述刀具轴迹面的第二作用关系，包括：
[0020]获取所述刀具的刀尖点位置误差和刀轴矢量误差，根据所述刀尖点位置误差和所述刀轴矢量误差得到所述刀具轴迹面上的任一刀具轴线位姿；
[0021]获取所述刀具轴迹面的曲面系数，根据所述曲面系数得到所述刀具轴迹面的误差值；
[0022]基于所述S试件的非可展直纹面生成的刀具轴迹面，结合所述刀具轴迹面的误差值获取所述伺服动态特性匹配误差角与所述刀具轴迹面的第二作用关系。
[0023]根据本申请的一个实施例，所述分析所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差，得到所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差的第三作用关系，包括：
[0024]获取所述刀具轴迹面经圆柱铣刀侧铣加工后的曲面参数，并分析所述曲面参数与所述刀具轴迹面的映射关系；
[0025]根据所述映射关系得到所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差的第三作用关系。
[0026]根据本申请的一个实施例，基于所述关系分析结果，利用所述S试件轮廓误差对所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值进行敏感度分析，包括：
[0027]获取所述五轴联动数控机床的刀位斜率向量，并根据所述刀位斜率向量以及聚类算法对所述五轴联动数控机床的刀位进行类簇划分，得到刀位类簇划分结果；
[0028]基于聚类分析方法将每个类簇内刀位对应的刀具轴迹面划分为多个目标匹配区域，并根据所述多个目标匹配区域基于等距映射原理生成所述S试件轮廓的多个目标匹配区域；
[0029]基于所述S试件轮廓的多个目标匹配区域选取每个目标匹配区域中的多个目标误差测量点，并根据每个目标误差测量点分析所述S试件轮廓的每个目标匹配区域对于所述伺服动态特性匹配特征值的敏感度。
[0030]根据本申请的一个实施例，所述根据所述敏感度分析结果和所述S试件轮廓误差建立所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值的评价模型，包括：
[0031]获取每个目标误差测量点在工件坐标系下的位置坐标以及所述S试件轮廓在所述每个目标误差测量点的法向矢量；
[0032]根据多个目标误差测量点和所述每个目标误差测量点的法向矢量得到所述S试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值评价方法，其特征在于，包括以下步骤：分析五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值与S试件轮廓误差之间的关系，得到关系分析结果；基于所述关系分析结果，利用所述S试件轮廓误差对所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值进行敏感度分析，得到敏感度分析结果；以及基于预设的多元线性回归算法，根据所述敏感度分析结果和所述S试件轮廓误差建立所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值的评价模型，以利用所述评价模型生成所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值的评价结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析所述五轴联动数控机床伺服动态特性匹配特征值与S试件轮廓误差之间的关系，包括：分析所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值，得到所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值的第一作用关系；分析所述伺服动态特性匹配误差角与刀具轴迹面，得到所述伺服动态特性匹配误差角与所述刀具轴迹面的第二作用关系；分析所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差，得到所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差的第三作用关系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分析所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值，得到所述伺服动态特性匹配误差角和所述伺服动态特性匹配特征值的第一作用关系，包括：接收所述五轴联动数控机床刀具在多种斜率下的直线指令轨迹，根据所述直线指令轨迹分析所述伺服动态特性匹配特征值和所述伺服动态特性匹配误差角，从而得到在所述直线指令轨迹下的所述伺服动态特性匹配特征值和所述伺服动态特性匹配误差角的第一作用关系；接收所述五轴联动数控机床刀具在多种斜率下的曲线指令轨迹，根据所述伺服动态特性匹配特征值，得到所述伺服动态特性匹配误差角与所述曲线指令轨迹上斜率的关系，从而分析得到在所述曲线指令轨迹下的所述伺服动态特性匹配特征值和所述伺服动态特性匹配误差角的第一作用关系。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分析所述伺服动态特性匹配误差角与刀具轴迹面，得到所述伺服动态特性匹配误差角与所述刀具轴迹面的第二作用关系，包括：获取所述刀具的刀尖点位置误差和刀轴矢量误差，根据所述刀尖点位置误差和所述刀轴矢量误差得到所述刀具轴迹面上的任一刀具轴线位姿；获取所述刀具轴迹面的曲面系数，根据所述曲面系数得到所述刀具轴迹面的误差值；基于所述S试件的非可展直纹面生成的刀具轴迹面，结合所述刀具轴迹面的误差值获取所述伺服动态特性匹配误差角与所述刀具轴迹面的第二作用关系。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分析所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差，得到所述刀具轴迹面与所述S试件轮廓误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：关立文，陈彦羽，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：