【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械加工，尤其涉及一种超精密机床性能分析方法及装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、非轴对称非球面或自由曲面的光学元件被应用于平视显示器、车载摄像头、激光雷达等领域，对上述光学元件进行高效精确的加工需求正在日益增加。为了制造这样的形状，业界专门开发了快/慢车伺服等切削加工方式，以实现相对高速和精确的加工。与此同时，使用直线电机的超精密机床的响应速度得到了显著提高，增加了高精度加工复杂非球面形状的可能性。
2、为了确保加工工件的精度，需要对加工机床的轨迹精度进行验证。目前，常见的被用来验证机床的轨迹精度的方案包括：球杆仪、激光干涉仪和kgm二维编码器等。然而，这些方法在验证超高精度机床的轨迹精度时有其局限性。例如，球杆仪可以验证轨迹精度，并能全面测量多轴精度，但球杆仪不能充分再现目标形状的误差；激光干涉仪受到空气湍流的影响，只能验证单轴的精度，无法验证多轴精度；kgm二维编码器提供了高达一皮米的两自由度分辨率，但依然很难能直接验证需要3轴甚至更多运动轴联动下的非轴对称非球面或自由曲面的加工轨迹。在切削工艺设定方面，主要是以切削力检测技术、在线表面缺陷检查技术为主的在线工艺应用测量技术，这些技术不能将加工过程中的切削力与加工工件表面进行一一应对。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种超精密机床性能分析方法及装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中难以验证多轴同时控制加工过程的多轴运动轨迹精度检测与应对匹配切削评价的问题，实现对切削力分布与多轴运动轨迹分
2、本专利技术提供一种超精密机床性能分析方法，超精密机床包括n个运动轴，n为正整数且n≥3，该方法包括如下步骤。
3、在加工目标工件过程中，每隔预设时长同步采集加工刀具上的切削力数据、n个运动轴中各运动轴的实际位移数据、以及加工程序中各运动轴的程序位移数据；其中，切削力数据包括各运动轴运动方向上的切削力；根据目标时刻下采集的目标运动轴的目标实际位移数据、以及目标时刻下采集的目标运动轴的目标程序位移数据，获得目标时刻下目标运动轴的运动轨迹偏差；其中，目标时刻为所有采集时刻中任一，目标运动轴为n个运动轴中任一；获取目标时刻下采集的目标运动轴运动方向上的目标切削力的第一相关性数据和第二相关性数据；其中，第一相关性数据包括目标切削力和运动轨迹偏差之间的相关性系数，第二相关性系数包括目标切削力和工件轮廓偏差之间的相关性系数；工件轮廓偏差为目标工件加工完成后的实际轮廓与目标工件的理论轮廓之间的偏差；根据所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据和第二相关数据，输出超精密机床的性能分析数据。
4、根据本专利技术提供的一种超精密机床性能分析方法，超精密机床还包括：信号分支电路、第一编码器、至少一个第二编码器、光栅尺、数字控制nc单元、以及设置在刀具上的力传感器；信号分支电路通过第一编码器与nc单元耦合，光栅尺通过信号分支电路与至少一个第二编码器耦合；信号分支电路用于接收光栅尺输出的目标运动轴的光栅尺信号，将光栅尺信号输出至第一编码器、以及将光栅尺信号输出至至少一个第二编码器；至少一个第二编码器用于根据接收的光栅尺信号，输出光栅尺信号对应的第一位移数据；实际位移数据包括：第一位移数据；每隔预设时长同步采集加工刀具上的切削力数据、n个运动轴中各运动轴的实际位移数据、以及加工程序中各运动轴的程序位移数据之前，还包括：向力传感器发送同步控制信号、以及通过至少一个第二编码器和信号分支电路向光栅尺发送同步控制信号，以指示力传感器和光栅尺同步采集信号。
5、根据本专利技术提供的一种超精密机床性能分析方法，超精密机床还包括：设置在各运动轴上的位移传感器，实际位移数据还包括：根据各运动轴上的位移传感器的感应信号获得的第二位移数据；每隔预设时长同步采集加工刀具上的切削力数据、n个运动轴中各运动轴的实际位移数据、以及加工程序中各运动轴的程序位移数据之前，还包括：向各运动轴上的位移传感器发送同步控制信号，以指示各运动轴上的位移传感器、力传感器和光栅尺同步采集信号；根据目标时刻下采集的目标运动轴的目标实际位移数据、以及目标时刻下采集的目标运动轴的目标程序位移数据，获得目标时刻下目标运动轴的运动轨迹偏差之前，还包括：根据目标时刻下采集的第二位移数据，对目标时刻下光栅尺测量的第一位移数据进行校准；根据校准结果获得目标实际位移数据。
6、根据本专利技术提供的一种超精密机床性能分析方法，根据所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据和第二相关数据，输出超精密机床的性能分析数据，包括：根据所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据和第二相关数据，绘制切削力与运动轨迹偏差、以及切削力与工件轮廓偏差的相关性关系图表；将相关性关系图表作为性能分析数据在显示界面中显示。
7、根据本专利技术提供的一种超精密机床性能分析方法，根据所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据和第二相关数据，输出超精密机床的性能分析数据，还包括：对所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据求平均，获得第一平均值；以及，对所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据求平均，获得第二平均值；根据第一平均值，确定切削力对运动轨迹偏差的第一影响等级，以及根据第二平均值，确定切削力对工件轮廓偏差的第二影响等级；将第一影响等级和第二影响等级作为性能分析数据输出。
8、根据本专利技术提供的一种超精密机床性能分析方法，相关性系数为皮尔逊相关性系数。
9、本专利技术还提供一种超精密机床性能分析装置，超精密机床包括n个运动轴，n为正整数且n≥3，该装置包括如下模块：采集模块、轨迹偏差获取模块、分析模块和处理模块。
10、采集模块，用于在加工目标工件过程中，每隔预设时长同步采集加工刀具上的切削力数据、n个运动轴中各运动轴的实际位移数据、以及加工程序中各运动轴的程序位移数据；其中，切削力数据包括各运动轴运动方向上的切削力。
11、轨迹偏差获取模块，用于根据目标时刻下采集的目标运动轴的目标实际位移数据、以及目标时刻下采集的目标运动轴的目标程序位移数据，获得目标时刻下目标运动轴的运动轨迹偏差；其中，目标时刻为所有采集时刻中任一，目标运动轴为n个运动轴中任一。
12、分析模块，用于获取目标时刻下采集的目标运动轴运动方向上的目标切削力的第一相关性数据和第二相关性数据；其中，第一相关性数据包括目标切削力和运动轨迹偏差之间的相关性系数，第二相关性系数包括目标切削力和工件轮廓偏差之间的相关性系数；工件轮廓偏差为目标工件加工完成后的实际轮廓与目标工件的理论轮廓之间的偏差。
13、处理模块，用于根据所有采集时刻下所有运动轴运动方向上的切削力的第一相关性数据和第二相关数据，输出超精密机床的性能分析数据。
14、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述超精密机床包括n个运动轴，n为正整数且n≥3，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述超精密机床还包括：信号分支电路、第一编码器、至少一个第二编码器、光栅尺、数字控制NC单元、以及设置在所述刀具上的力传感器；所述信号分支电路通过所述第一编码器与所述NC单元耦合，所述光栅尺通过所述信号分支电路与所述至少一个第二编码器耦合；
3.根据权利要求2所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述超精密机床还包括：设置在各所述运动轴上的位移传感器，所述实际位移数据还包括：根据各所述运动轴上的所述位移传感器的感应信号获得的第二位移数据；
4.根据权利要求1-3任一项所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述根据所有采集时刻下所有所述运动轴运动方向上的切削力的所述第一相关性数据和所述第二相关数据，输出所述超精密机床的性能分析数据，包括：
5.根据权利要求4所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述根据所有采集时刻下所有所述运动轴运动方向上的切削力的所述第
6.根据权利要求1所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述相关性系数为皮尔逊相关性系数。
7.一种超精密机床性能分析装置，其特征在于，所述超精密机床包括n个运动轴，n为正整数且n≥3，所述装置包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述超精密机床性能分析方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述超精密机床性能分析方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述超精密机床性能分析方法。
...【技术特征摘要】
1.一种超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述超精密机床包括n个运动轴，n为正整数且n≥3，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述超精密机床还包括：信号分支电路、第一编码器、至少一个第二编码器、光栅尺、数字控制nc单元、以及设置在所述刀具上的力传感器；所述信号分支电路通过所述第一编码器与所述nc单元耦合，所述光栅尺通过所述信号分支电路与所述至少一个第二编码器耦合；
3.根据权利要求2所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述超精密机床还包括：设置在各所述运动轴上的位移传感器，所述实际位移数据还包括：根据各所述运动轴上的所述位移传感器的感应信号获得的第二位移数据；
4.根据权利要求1-3任一项所述的超精密机床性能分析方法，其特征在于，所述根据所有采集时刻下所有所述运动轴运动方向上的切削力的所述第一相关性数据和所述第二相关数据，输出所述超精密机床的性能分析数据，包括：
5.根据权利要求4所述的超精密机...
【专利技术属性】
技术研发人员：段昊，吴东旭，马昂扬，文博，李永杰，文平阶，李云飞，
申请(专利权)人：通用技术集团机床工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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