[發明專利]一種基于元動作單元和整合主客觀權重的數控機床精度評估方法及壽命預測方法

有效

• 申請號: 201910561401.7
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110209119B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 王治超;張根保;冉琰;庾輝;王宏偉;金傳喜;朱曉;楊欣;陳一凡
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B19/4065
• 分類號: G05B19/4065
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種基于元動作單元和整合主客觀權重的數控機床精度評估方法及壽命預測方法，本發明根據所提出的FMA結構化分解方法對數控機床整機進行結構化分解，將數控機床主要的靜態誤差指標聚類到相應的元動作單元，計算每項誤差指標的退化率；并利用Shannon熵和AHP兩種方法分別確定誤差指標的客觀權重和主觀權重，在給定的主客觀權重相對重要性的條件下，計算誤差指標的整合權重，利用各項誤差指標的退化率，評估數控機床整機的精度退化狀況和預測精度壽命。通過本方法可以評估數控機床整機的精度并預測數控機床整機的精度壽命，能夠了解到數控機床的精度和精度壽命的狀況，為控制數控機床的精度提供指導。

技術領域

本發明涉及數控機床精度、壽命評估，具體涉及一種基于元動作單元和整合主客觀權重的數控機床精度評估方法及壽命預測方法，屬于數控機床技術領域。

背景技術

數控機床是裝備制造中的“工作母機”，具有高精度、高可靠性、高速度、高效率、高自動化、高柔性化和高復雜度等特點，是實現制造技術和裝備制造現代化的基石，是保障高技術產業發展的重要工具。數控機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量與總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發展和工業制造整體水平的重要標志之一。數控機床也是工業現代化水平、科研創新能力和綜合國力的重要體現之一。

精度作為數控機床的關鍵質量特性之一，是衡量數控機床質量和性能的重要指標。精度保持性是指機床在規定的加工條件、規定的加工任務的情況下，其精度保持在規定的范圍內的能力，度量這種能力采用精度壽命，表示機床在規定加工條件、規定加工任務的情況下，其精度保持在規定的時間范圍內的概率。規定的加工條件和規定的加工任務一般包括加工尺寸、切削用量、切削功率、環境條件、加工材料等條件。精度要求范圍的上限指滿足機床檢驗標準(國際標準或國家標準)的出廠精度；下限指失效精度，即機床不能滿足零件加工精度要求時的精度值。當機床投入使用后，機床整機的精度隨著運行時間的推移而退化，為保證機床能完成規定的任務，必須對精度退化程度進行評價。在保證機床能完成規定任務的條件下，通過機床整機各項誤差指標保持在要求范圍內的時間來評價機床的精度保持性，即精度壽命。

目前，大量的研究主要關注提高數控機床的精度，對數控機床精度的評估以及精度壽命的預測關注不足。在數控機床的使用過程中，其精度會隨著運行時間的推移而衰退，但現有的研究缺乏系統完善地對精度以及精度壽命的研究體系。因此，需要評估數控機床整機的精度以及預測其精度壽命，為延長數控機床整機的精度壽命、保障數控機床的質量和性能提供依據。

發明內容

針對現有研究主要集中在提高數控機床的精度，而對精度的評估和精度壽命的預測缺乏系統完善的研究體系，本發明的目的在于提出一種基于元動作單元和整合主客觀權重的數控機床精度評估方法及壽命預測方法，本方法能有效、便捷地對數控機床進行精度評估和精度壽命預測，通過對數控機床收集到的主要的靜態誤差指標進行整理、分析，結合定性與定量分析的方法對數控機床整機的精度進行評估以及預測精度壽命，實現評估數控機床整機的精度和預測精度壽命的目的。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于元動作單元和整合主客觀權重的數控機床精度評估方法，包括以下步驟：

步驟1)數控機床整機的FMA分解

利用功能-運動-動作的結構化分解方法對數控機床整機進行層層分解，最終將數控機床整機分解得到若干元動作單元，元動作單元只包含兩類最基本的運動單元，即移動單元和轉動單元；元動作單元為只與誤差指標相關的元動作單元；所有元動作單元構成數控機床的動作層；

步驟2)誤差指標的聚類

測量數控機床在停機狀態下的誤差指標，根據誤差指標所在的元動作單元，將誤差指標聚類到相應的元動作單元；所有誤差指標構成數控機床的誤差指標層；

步驟3)計算每個誤差指標的退化率