[發明專利]一種機床動態精度的獲取方法

有效

• 申請號: 201410253550.4
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104050317B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 毛寬民;李斌;童黎駿
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于機械仿真與測試領域，更具體地，涉及一種機床動態精度的獲取方法。

背景技術

機床精度分為機床動態精度和機床靜態精度，機床的動態精度是與靜態精度相對的，靜態精度通常都是在沒有切削載荷以及機床不運動或運動速度很低的情況下的精度，靜態精度只能在一定程度上反映機床的加工精度。因為機床在實際工作狀態下，還有一系列因素會影響加工精度，例如，由于切削力、夾緊力等的作用，機床的零、部件會產生彈性變形；在機床內部熱源，如電動機、液壓傳動裝置的發熱，齒輪、軸承、導軌等的摩擦發熱以及環境溫度變化的影響下，機床零、部件將產生熱變形；由于切削力和運動速度的影響，機床會產生振動，機床運動部件以工作狀態的速度運動時，由于相對滑動面之間的油膜以及其他因素的影響均會造成其精度變化。因此，機床的動態精度即為機床在載荷、溫升、振動等作用下的精度。

在實際生產中，為了保證被加工件精度，首先必須保證機床自身有很好的動態精度，因為機床的動態精度決定著工件的尺寸精度。

申請公布號為CN102009369A的中國專利公開了一種數控機床動態定位精度數據采集系統，該系統通過光柵尺采集信號、數據處理裝置對信號進行處理的方式實現實時檢測機床位置的變化，從而獲得機床的動態精度。申請公布號為CN103273379A中國專利公開了一種多軸聯動雙擺頭數控銑床C軸聯動精度的檢測方法,這種方法是將標準球頭安裝到機床主軸上,打開機床RTCP運動模式，通過采集不同角度下球頭與測頭的位移偏差而獲取機床動態精度。在以上兩種動態精度的獲取方法中，都需要特定的檢測裝置來完成，準備和布置檢測裝置需要耗費較長時間，測量的過程復雜，需消耗大量時間和人力，且該種檢測方法使得對機床的結構進行優化升級時，需要實際加工出被優化的零件結構，并安裝在機床上，才能檢測其動態精度，費時費力。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種機床動態精度的獲取方法，其目的在于提供一種將實驗測試和軟件仿真結合的方法，可方便快捷的獲取機床的動態精度，由此解決傳統方法獲得機床動態精度時需要特定的檢測裝置，且耗費大量時間和精力的問題。

為實現上述目的，提供了一種機床動態精度的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用三維建模軟件建立機床三維實體模型；

S2：利用S1中所述三維實體模型分別建立有限元模型和動力學模型；

S3：對S2中得到的有限元模型和動力學模型進行優化，其中，以模態實驗測試得到的動態特性參數為判斷依據，對有限元模型的輸入參數進行反復設定并進行仿真，直到有限元模型的仿真結果與實驗測試結果一致，以動態精度測試得到的實測的動態精度為判斷依據，對動力學模型的輸入參數進行反復設定并進行仿真，直到動力學模型的仿真結果與實驗測試結果一致；

S4：將S3中得到的有限元模型輸入到S3中得到的動力學模型中，得到優化的動力學模型；

S5：在S4中得到的優化的動力學模型中，以不同的實際加工狀態下的參數為輸入，進行仿真，獲得到機床不同加工狀態下動態精度。

進一步的，所述步驟S1中，其特征在于，所述的三維建模軟件包括PRO/E、UG、SolidWorks中的一種或者。

進一步的，所述步驟S2中，所述的有限元軟件包括Nastran、Ansys、Abaqus中一種或者幾種。

進一步的，所述步驟S2中，所述的動力學軟件包括dytran、adams、RecurDyn中一種或者多種。

進一步的，所述步驟S2中，建立機床有限元模型和動力學模型中，包括定義各零部件的相關屬性和參數，有限元模型需設置的屬性和參數包括材料屬性、結合部參數和邊界條件；動力學模型需設置的屬性及參數包括材料屬性、結合部參數、邊界條件以及激勵。

進一步的，所述步驟S3中，對有限元模型的輸入參數進行反復設定和仿真前，對三維模型進行前處理，前處理工具包括patran、hypermesh、workbench中一種或者多種，前處理的作用為獲取較高的網格質量，從而使有限元計算結果更為準確。

進一步的，所述步驟S3中，所述模態實驗測試需要利用動態特性測試軟件建立的測試模型。