[发明专利]一种数控机床静刚度评价方法

说明书

本发明公开了一种数控机床静刚度评价方法，首先将机床刚度测量值指数化处理，以刚度指数评价不同规格机床相对刚度；然后将机床连续测量刚度值线性化处理，考察刚度一致性，观察并记录弱刚度环节的影响情况；再比较机床三个坐标方向刚度，考察机床弱刚度方向与弱刚度环影响度，该方法通过对机床连续施加负载力，对测量获得的刚度值曲线能够更准确分析机床刚度情况，发现机床刚度链的薄弱环节；通过指数化比较评价，能够直观、简捷的得出机床刚度实际情况，便于比较评价相对值；根据机床的刚度一致性，合理的以刚度指数值评价机床性能质量。

技术领域

本发明涉及机床性能检测领域，具体为一种数控机床静刚度评价方法。

背景技术

对于金属切削机床，切削过程中存在外力(切削力、重力、惯性力等)是不可避免的，在外力的作用下，机床的加工工艺系统(机床、刀具、工件)会发生变形，这种变形的直接后果是加工件的精度降低。因此，机床抵抗外力变形的性能是反映机床加工性能的重要指标，一般用机床静刚度来表示。测试和评估机床静刚度是保证机床高质量加工的重要一环，也是提高加工系统性能的基本前提。

然而，在传统的静刚度检测方法中，一般将进给轴方向的刚度(X轴，Y轴、Z轴等)作为机床的刚度，并且只对进给轴方向的刚度进行检测。在测试时需要对主轴(或工作台)进行逐渐加载，同时记录主轴的所受载荷的大小和指定方向的位移，得到力和变形的滞回曲线，从而得到机床在该进给方向的静刚度。

作为承受切削力进行加工的机床，刚度是衡量机床性能的重要参数，通过影响加工效率、精度等间接反映机床质。本发明通过一种连续力作用下刚度值和刚度一致性以及与平均机床刚度比较的指数评价方法，不仅可以系统、合理、简捷有效的评价机床刚度，也是评价机床质量的一个组成部分，刚度是反映机床性能的指标，对切削效率、加工精度影响很大。目前的刚度测量值是在额定力作用下一个点的机床弹性变形量作为静刚度值，k＝F/δ(N/μ)。刚度值只是考察机床的一个参考，不作为评价机床的一个硬性指标。存在的问题为：

(1)不能有效的反映机床整体负载范围实际刚度情况，特别是对于不同负载力作用下刚度值变化比较大，存在明显非线性；

(2)由于机床是由多环节形成刚度链。在不同负载力作用下，没有反映各环节刚度值不一致情况；

(3)不同规格的机床，无法相对比较刚度值；

(4)没有对比方法，不能通过刚度评价机床质量。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种数控机床静刚度评价方法，通过对机床连续施加负载力，对测量获得的刚度值曲线能够更准确分析机床刚度情况，发现机床刚度链的薄弱环节；通过指数化比较评价，能够直观、简捷的得出机床刚度实际情况，便于比较评价相对值；根据机床的刚度一致性，合理的以刚度指数值评价机床性能质量，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数控机床静刚度评价方法，包括如下步骤：

步骤100、机床刚度测量值指数化：将机床刚度测量值指数化处理，以刚度指数评价不同规格机床相对刚度；

步骤200、机床静刚度线性度评价：将机床连续测量刚度值线性化处理，考察刚度一致性，观察并记录弱刚度环节的影响情况；

步骤300、机床坐标刚度一致性与弱刚度评价：比较机床三个坐标方向刚度，考察机床弱刚度方向与弱刚度环影响度。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤100中机床刚度测量值指数化的方法包括：

步骤101、定义和计算静刚度系数，静刚度指数f为评价机床刚度与平均机床刚度差值的间接参数；

步骤102、根据计算公式对刚度指数化进行处理。