[發明專利]一種嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法和系統

有效

• 申請號: 202110902889.2
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113741341B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張俊;吳浩宇;尹佳;張會杰;趙萬華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 白文佳

1.一種嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)獲取機床傳遞函數，并基于零件加工的理論插補指令位置，得到零件加工的實際插補指令位置；

步驟2)基于零件加工特征，為輪廓誤差進行嚴格定義，基于嚴格定義后的輪廓誤差，獲取距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置；

嚴格定義后的輪廓誤差為時間跨度最小的前提下，實際插補指令位置到理想加工軌跡的法向距離；

步驟3)基于步驟2)的理論插補指令位置計算得到零件的理想加工軌跡，基于理想加工軌跡得到零件輪廓誤差計算需要的理論插補指令位置；

步驟4)基于實際插補指令位置與零件輪廓誤差計算需要的理論插補指令位置，獲取實際插補指令位置處對應的輪廓誤差；

步驟4)中，輪廓誤差的具體計算過程為：

首先獲取距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置，計算理論插補指令位置的方向向量、實際插補指令位置與理論插補指令位置連線的方向向量；

根據兩個方向向量數量積的符號，確定輪廓誤差的具體計算情況；

作實際指令位置到理論插補指令點的方向向量的垂線，得到垂足的位置坐標；

基于輪廓誤差定義，得到輪廓誤差矢量，進一步計算得到輪廓誤差；

步驟5)重復步驟1)～步驟4)，得到每個實際插補指令位置處的輪廓誤差。

2.根據權利要求1所述的嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，步驟1)中機床傳遞函數是通過系統辨識的方法對機床伺服系統進行辨識得到的。

3.根據權利要求1所述的嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，機床傳遞函數的建立過程具體為：

首先獲取能夠激勵機床各進給軸運動的激勵信號；

之后將激勵信號轉化為激勵代碼輸入機床數控系統中，使機床各進給軸進行激勵運動；

在機床各進給軸激勵運動的過程中，采集理論插補指令位置、光柵檢測位置數據；

基于理論插補指令位置和光柵檢測位置數據，經過系統辨識，建立機床傳遞函數。

4.根據權利要求1所述的嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，步驟2)中，距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置是通過中心窗口法或系統遍歷法得到的。

5.根據權利要求4所述的嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，步驟2)中，通過中心窗口法獲得距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置時，具體操作過程為：

在每一個插補點指定一個移動窗口，分別計算實際插補指令位置與窗口內各插補點的距離，從而確定距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置。

6.根據權利要求1所述的嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，步驟3)中，理想加工軌跡是通過直線插補的方法得到的。

7.根據權利要求1所述的嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測方法，其特征在于，步驟4)中，輪廓誤差的具體計算情況包括以下三種：

情況1：當計算P_a到/的距離作為輪廓誤差值；

情況2：當計算P_a到/的距離作為輪廓誤差值；

情況3：當計算P_a到P_r的距離作為輪廓誤差值；

其中，P_a為實際插補指令位置；P_r為距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置；P_r+1為P_r后一個理論插補指令位置；P_r-1為P_r前一個理論插補指令位置。

8.一種嚴格定義下切削加工的零件輪廓誤差預測系統，其特征在于，包括：

傳遞函數模塊，用于獲取機床傳遞函數，基于機床傳遞函數和加工的理論插補指令位置，得到零件加工的實際插補指令位置；

理想加工軌跡模塊，與傳遞函數模塊相交互，用于基于嚴格定義后的輪廓誤差，獲取距離實際插補指令位置最近的理論插補指令位置，并進一步計算得到零件的理想加工軌跡；

輪廓誤差計算模塊，與理想加工軌跡模塊相交互，用于計算實際插補指令位置到理想加工軌跡的法向距離。