[發明專利]一種數控機床狀態評估新方法

在審

• 申請號: 201911010767.1
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110806723A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 陳學振;夏遠猛;王一鵬;羅興華;李連玉
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，整體監控數控機床的運行能量，若總能量異常，則分別考察各傳動軸系統能量，進而識別出異常所在的范圍；對機床關鍵部位進行振動信號檢查，進一步識別出機床異常狀態，從而實現對數控機床狀態的可靠性評估。

2.根據權利要求1所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，將采集的數據與歷史數據進行對比以評價機床性能的變化；若設備整體能量特征發生異常，針對異常情況，結合傳感器整體監控技術，單獨分析各個直線軸和旋轉軸子傳動系統以及主軸的能量特征，精確定位預測出現故障或者導致機床性能下降的子傳動系統或者部件，實現機床故障的提前預警。

3.根據權利要求2所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，采集數據時，每個傳動軸單獨運行，運動覆蓋整個行程，并循環運行三次，保證采集的可靠性；運行速度或主軸轉速等于每臺機床常用的加工參數，保證采集信息接近加工狀態。

4.根據權利要求2所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，記錄機床主軸及各傳動軸的功率、電流、溫度的能量數據，保存數據并自動分析獲得總能量及各軸的分能量的均值、方差的關鍵指標；最終實現數控機床內部的總能量及各傳動系統分能量的監控。

5.根據權利要求1所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，將振動傳感器安裝到傳動系統的外殼、工作臺或機床立柱上，并通過頻譜分析，結合關鍵部件的特征頻率的計算結果，甄別并解調出每個振動分量對應的具體位置、大小。

6.根據權利要求5所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，滾珠絲杠的內圈滾道的特征頻率計算公式如下：

滾珠絲杠的外圈滾道的特征頻率的計算公式如下：

滾珠絲杠的滾子的特征頻率的計算公式如下：

其中：

D為絲杠滾子中心對應的絲杠直徑；

d為絲杠滾子的直徑；

d為絲杠滾子的直徑；

Z為單圈絲杠內的滾子個數；

β為接觸角；

λ為導程引起的旋轉角；

f_i為絲杠內圈滾道的旋轉頻率。

7.根據權利要求5所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，導軌滑塊的導軌的特征頻率計算公式如下：

導軌滑塊的滑塊的特征頻率計算公式如下：

導軌滑塊的滾子的特征頻率計算公式如下：

其中：L為滑塊的長度；v為滑塊的運動速度；d為滾子的直徑；Z為滑塊與導軌直徑接觸的滾子個數。

8.根據權利要求1所述的一種數控機床狀態評估新方法，其特征在于，絲杠磨損導致的功率變化的公式如下：

式中：

其中：I為絲杠螺母副磨損量；k₁為磨損系數；σ_P為接觸應力；C為試驗常數；β為表面質量系數；E為彈性模量；σ_S為螺母表面材料屈服極限，P為驅動電機功率；n為驅動電機轉速；Z為絲杠工作列數；d為絲杠螺紋公稱直徑；d₁為絲杠螺紋內徑；為摩擦角；θ為絲杠螺紋螺旋角。