[發明專利]基于數控機床主軸和伺服軸功率的切削力系數辨識方法

有效

• 申請號: 201610499348.9
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN106094730B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 仇健;葛任鵬;吳玉厚;張珂;趙德宏
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 陳岑

1.基于數控機床主軸和伺服軸功率的切削力系數辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：在數控機床上布置測試傳感器，并在對應切削時應用主軸轉速的空運轉、對應切削時Z軸進給速度下的Z軸空運轉、X軸無載荷的靜態測試下，記錄主軸、Z軸、X軸電機的三相電流和電壓信號，并獲得主軸和Z軸的空載功率P₀、P_z0和X軸空載電流I_x0；

步驟二：保證數控車床正常運轉，對工件進行切削的條件下，不改變其他的切削參數，調整不同的切削深度，進行變切深切削試驗，記錄主軸、Z軸、X軸電機的三相電流和電壓信號，進而獲得主軸和Z軸的功率數據P_s、P_z和X軸電流I_x；

步驟三：根據步驟二得到的功率數據，繪制出主軸和Z軸電機的功率與對應切削參數下的材料去除率之間的關系曲線，并通過線性擬合得到表達式函數，提取主軸電機對應的斜率k和截距a，以及Z軸電機對應的斜率k_z和截距a_z；

步驟四：通過步驟一得到的主軸空運轉時的空載功率P₀及步驟三得到的主軸電機對應的斜率k和截距a，進而得到主軸的切削力系數；

步驟五：通過步驟一得到的Z軸空運轉時的空載功率P_z0及步驟三得到的Z軸電機對應的斜率k_z和截距a_z，進而得到Z軸的切削力系數；

步驟六：通過步驟一得到的X軸空載電流I_x0，得到X軸無切削載荷時的空載扭矩T_x0，并通過步驟二記錄的X軸電機的電流I_x，繪制X軸電機的電流與對應切削深度的關系曲線，并通過線性擬合得到表達式函數，進而得到X軸切削力系數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟一中，所述測試傳感器為電流傳感器和電壓傳感器，將電流傳感器分別接于被測電機的三相輸入端，將電纜由電流傳感器中間通孔穿過，將電壓傳感器通過電線和接線端子與電機輸入端相連，并將輸出信號線接出，將電流傳感器和電壓傳感器的輸出端接于數據采集卡上或通過接線端子轉接，然后對電流和電壓信號進行采集。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述電流傳感器為霍爾電流傳感器；所述電壓傳感器為交流電壓變送器。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟三中，繪制主軸和Z軸的功率與對應切削參數下的材料去除率之間的關系曲線之前，將每個切削深度下的下的主軸、Z軸的功率數據進行處理，具體來說，是在同一切削深度時，提取多個功率數據值，并對提取的多個值求取平均值，并用所述平均值繪制關系曲線。