[發明專利]一種用于數控系統性能參數測試的單一負載盤伺服軸加載方法

有效

• 申請號: 201210056948.X
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102591329A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 夏繼強;張傳森;郇極;劉強;高連生;彭翀
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明涉及數控系統性能參數測試試驗的技術領域，具體是一種用于數控系統性能參數測試的單一負載盤伺服軸加載方法，該加載方法可以簡單方便地實現數控系統伺服軸工況下的受載情況模擬。

背景技術

數控系統和數控機床的可靠性水平，對數控裝備正常運行和使用及數控生產廠商提高產品技術水平和產品競爭力均有著至關重要的作用。數控系統可靠性試驗測試是在可靠性工程理論指導下，按國家相關標準和規范，并結合數控機床應用特點，通過實際試驗測試的方法，獲取數控系統運行時，能夠反映數控系統可靠性的平均故障間隔時間MTBF、故障信息以及運行狀態等數據。為了獲得這些數據，在實驗室條件下模擬實際工作的環境，對被測系統施加和實際工況相對應的負載，即通過加負載盤實現數控系統實際工況下的加載。

目前，負載模擬裝置一般采用的加載方式大致是：電液伺服裝置加載、電磁加載和電機加載等。電液伺服加載主要優點是可實現連續加載，且頻帶較寬，輸出負載力矩大，但存在液壓源體積大、功耗和噪聲大，容易產生多余力矩等缺點。電磁加載設備主要有測功機和磁粉制動器等，主要優點是轉速范圍寬，控制方便，制動力巨大，可實現自動化操作等，缺點是存在低速時加不上載荷的現象，不可連續加載，容易出現磁路飽和磁滯效應，使得力矩與電流并不是嚴格的線形關系。電機加載設備目前主要采用直流電機或力矩電機，直流電機作為加載元件主要存在電樞電流大，功率損失大，以及換向器的問題。采用力矩電機作為加載元件，能夠提高較寬范圍力矩，響應速度較快，但速度范圍有限，不能主動拖動被測元件，操作復雜，負載裝置側的能量主要以熱能的方式耗掉。總之，上述加載方式優缺點并存，均不是一些理想的加載方法。

發明內容

本發明的目的在于：本發明基于簡單方便地前提下，介紹一種用于數控系統性能參數測試的單一負載盤伺服軸加載方法；通過在電機伺服軸端加一定質量、尺寸的負載盤，對被測系統施加和實際工況相對應的負載，在實驗室條件下實現伺服電機在實際工作時的受載情況，即伺服電機的正弦受載情況，進而完成數控系統的可靠性測試。

本發明為了達到上述目的采用的技術方案為：一種用于數控系統性能參數測試的單一負載盤伺服軸加載方法，該加載方法可以簡單方便地實現數控系統伺服軸工況下的受載情況模擬，其包括如下步驟：

步驟(1)、在數控系統電機伺服軸端加載一定質量、尺寸的負載盤，所述的負載盤均為勻質圓盤；

步驟(2)、通過在數控系統編寫G指令代碼，進而可以在改變電機加速度和扭矩的基礎上，實現數控系統實際工況下的受載情況模擬，對于上述的負載盤，借助圓弧插補實現伺服軸的正弦載荷加載；其中，根據圓弧插補時某一進給方向位移的關系式，計算出加載時角速度與切向線速度相對應的取值大小范圍。

優選的，所述的勻質圓盤的材料為鋼，轉動慣量為J_l＝0.77D⁴L×10^-12kgm²。

優選的，對于電機轉子轉動慣量，通過查看電機的參數說明書獲得，對于負載轉動慣量，考慮實際情況和計算方便，取負載轉動慣量為電機轉子轉動慣量的2倍。

優選的，根據實際情況的不同，可以適量改變負載轉動慣量與電機轉子轉動慣量倍數的大小。

本發明的原理為：

本發明首先查看伺服電機參數，設計和伺服電機軸配套的、一定質量、尺寸的勻質圓盤，根據圓弧插補時進給方向位移的關系式，計算出加載時角速度與切向線速度相對應的取值大小范圍。其次通過在數控系統編寫G指令代碼，進而可以在改變電機加速度和扭矩的基礎上，實現數控系統伺服電機實際工況下的受載情況，為了更接近實際數控系統伺服軸的受載情況，在加載中，借助圓弧插補實現伺服軸的正弦載荷加載。

本發明與現有技術相比的優點在于：

1、本發明最突出的優點就是能簡單方便地實現數控系統實際工況下的受載情況模擬。在實際的數控系統加工車間中，當利用數控系統進行加工時，數控系統刀具端受到的力可能是變化的，這樣轉換到電機時受到的扭矩也是變化。本發明就可以簡單方便地模擬這種情況，當把一定質量、尺寸的勻質圓盤加到伺服電機軸端時，通過G指令代碼控制伺服電機實現圓弧插補，這樣伺服電機軸端受到的扭矩就是變化的，便可模擬數控系統實際工況下的受載情況。

2、本發明直接在數控系統電機伺服軸端加負載盤，更接近于數控系統實際工況下的受載情況，獲得的性能參數更能反映出數控系統的可靠性測試情況。

附圖說明

圖1表示數控系統性能參數測試的流程圖；