[發明專利]一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法

在審

• 申請號: 201911084799.6
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN112548673A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 吳石;李成志;張添源
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;G06F17/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明涉及一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法，用于快速獲得搖籃式五軸數控機床加工穩定區域，以提高加工穩定性，包括以下步驟：步驟1，獲取所述機床上加工空間內位置姿態數據；步驟2，構建所述機床的整機簡化模型，獲取所述機床整機加工空間部分點的一階固有頻率數據；步驟3，依據克里金法對加工空間動態特性進行擬合，獲得加工空間各點一階固有頻率精確模型；步驟4，用R²檢驗對擬合模型的精確性進行評估。

技術領域

本發明提供了一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法，屬于五軸加工中心動態特性領域。

背景技術

隨著我國制造產業飛速發展，在設計數控加工機床時，成本和操作性不再是關注重心，如何在加工過程中保持良好的加工精度和穩定的加工性能成為了新的研究目標，常用的有限元法建立虛擬仿真環境，只能提供數控機床某一位姿下的動力學性能數據，無法準確快速描述機床各空間頻率譜的內在聯系與變化趨勢。所以為了更快速尋找機床加工穩定區域，用模型精確表達機床空間頻率譜的變化規律是有必要的。

發明內容

針對搖籃式五軸數控機床空間頻率譜的快速獲取問題，本發明的目的是提供一種高精度的搖籃式五軸數控機床的空間動力學特性表征模型，揭示了搖籃式五軸數控機床動力學性能空間變化規律，為預測和尋找搖籃式五軸數控機床加工穩定區域提供便捷,為實現上述目的，本發明提供了一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法，用于描述搖籃式五軸數控機床動力學性能空間變化規律，包括以下步驟：

步驟1，獲得所述機床上27個測試點上的位置姿態數據，步驟2，構建所述機床的整機簡化模型，通過實驗設備獲取所述機床整機27個測試點一階固有率數據，步驟3，依據克里金法對加工空間動態特性進行擬合，獲得加工空間各點一階固有頻率精確模型，所述克里金模型為：

為空間任意點m一階固有頻率的近似函數；為m點周圍的采樣點i的回歸函數；為權重系數；為變異函數，數學期望為零。

為獲得最佳理論變異函數模型，使擬合效果最佳，要通過計算模型的協方差，公式為：

采用無偏估計等統計學方法得到工空間任一點的一階固有頻率表達式為：

式中，,本發明設計了一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法，以一階固有頻率為例，通過空間統計學對搖籃式五軸數控機床動力學特性的空間內在形成機制進行描述，揭示了搖籃式五軸數控機床空間頻率譜的內在變化規律，有助于尋找搖籃式五軸數控機床在加工過程中的穩定加工區域。附圖說明

附圖1是本發明提供的一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法流程示意圖。

附圖2是選取的27個位姿點示意圖。

附圖3是克里金模型頻率預測值與真實值比較圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施過程對本發明一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法，本發明提供的一種搖籃式五軸數控機床的空間頻率譜快速獲取方法，具體通過以下步驟實現：

步驟1，采集所述機床加工空間的位置姿態數據，選取其中27個位姿數據為參考,步驟2，構建所述機床的整機簡化模型，通過實驗設備獲取所述機床加工位置一階固有率數，其中包括以下子步驟：

步驟2-1，構建機床簡化模型時，刪除細小結構特征；

步驟2-2，將步驟1選取的27個位姿數據，反復帶入機床的動力學特性函數中，公式為：

(1)

獲得種搖籃式五軸數控機床各加工位置的一階固有頻率,步驟3，依據克里金模型對空間頻率譜進行擬合，獲得加工空間各點一階固有頻率精確模型，

所述克里金模型為：

(2)