[发明专利]一种机床动态精度的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于机械仿真与测试领域，更具体地，涉及一种机床动态精度的获取方法。

背景技术

机床精度分为机床动态精度和机床静态精度，机床的动态精度是与静态精度相对的，静态精度通常都是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度很低的情况下的精度，静态精度只能在一定程度上反映机床的加工精度。因为机床在实际工作状态下，还有一系列因素会影响加工精度，例如，由于切削力、夹紧力等的作用，机床的零、部件会产生弹性变形；在机床内部热源，如电动机、液压传动装置的发热，齿轮、轴承、导轨等的摩擦发热以及环境温度变化的影响下，机床零、部件将产生热变形；由于切削力和运动速度的影响，机床会产生振动，机床运动部件以工作状态的速度运动时，由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素的影响均会造成其精度变化。因此，机床的动态精度即为机床在载荷、温升、振动等作用下的精度。

在实际生产中，为了保证被加工件精度，首先必须保证机床自身有很好的动态精度，因为机床的动态精度决定着工件的尺寸精度。

申请公布号为CN102009369A的中国专利公开了一种数控机床动态定位精度数据采集系统，该系统通过光栅尺采集信号、数据处理装置对信号进行处理的方式实现实时检测机床位置的变化，从而获得机床的动态精度。申请公布号为CN103273379A中国专利公开了一种多轴联动双摆头数控铣床C轴联动精度的检测方法,这种方法是将标准球头安装到机床主轴上,打开机床RTCP运动模式，通过采集不同角度下球头与测头的位移偏差而获取机床动态精度。在以上两种动态精度的获取方法中，都需要特定的检测装置来完成，准备和布置检测装置需要耗费较长时间，测量的过程复杂，需消耗大量时间和人力，且该种检测方法使得对机床的结构进行优化升级时，需要实际加工出被优化的零件结构，并安装在机床上，才能检测其动态精度，费时费力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机床动态精度的获取方法，其目的在于提供一种将实验测试和软件仿真结合的方法，可方便快捷的获取机床的动态精度，由此解决传统方法获得机床动态精度时需要特定的检测装置，且耗费大量时间和精力的问题。

为实现上述目的，提供了一种机床动态精度的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用三维建模软件建立机床三维实体模型；

S2：利用S1中所述三维实体模型分别建立有限元模型和动力学模型；

S3：对S2中得到的有限元模型和动力学模型进行优化，其中，以模态实验测试得到的动态特性参数为判断依据，对有限元模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到有限元模型的仿真结果与实验测试结果一致，以动态精度测试得到的实测的动态精度为判断依据，对动力学模型的输入参数进行反复设定并进行仿真，直到动力学模型的仿真结果与实验测试结果一致；

S4：将S3中得到的有限元模型输入到S3中得到的动力学模型中，得到优化的动力学模型；

S5：在S4中得到的优化的动力学模型中，以不同的实际加工状态下的参数为输入，进行仿真，获得到机床不同加工状态下动态精度。

进一步的，所述步骤S1中，其特征在于，所述的三维建模软件包括PRO/E、UG、SolidWorks中的一种或者。

进一步的，所述步骤S2中，所述的有限元软件包括Nastran、Ansys、Abaqus中一种或者几种。

进一步的，所述步骤S2中，所述的动力学软件包括dytran、adams、RecurDyn中一种或者多种。

进一步的，所述步骤S2中，建立机床有限元模型和动力学模型中，包括定义各零部件的相关属性和参数，有限元模型需设置的属性和参数包括材料属性、结合部参数和边界条件；动力学模型需设置的属性及参数包括材料属性、结合部参数、边界条件以及激励。

进一步的，所述步骤S3中，对有限元模型的输入参数进行反复设定和仿真前，对三维模型进行前处理，前处理工具包括patran、hypermesh、workbench中一种或者多种，前处理的作用为获取较高的网格质量，从而使有限元计算结果更为准确。

进一步的，所述步骤S3中，所述模态实验测试需要利用动态特性测试软件建立的测试模型。