[发明专利]一种数控机床五轴联动精度评估的方法

权利要求书

1.一种数控机床五轴联动精度评估的方法，其特征在于：在五轴联动作用下驱动刀具运行“S”试件轨迹，并应用内置传感器采集机床各坐标轴在运行过程中的位置数据，反算刀具的理论位置和实际位置，计算得到机床五轴联动作用下的刀具运动偏差，从而实现对数控机床的五轴联动精度进行评估。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床五轴联动精度评估的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：根据五轴数控机床类型，确定机床五轴加工的联动轨迹程序，实现五轴协同运行模式；

步骤S2：根据数控机床测量系统的控制模式，进行采集参数的设定并确定五轴联动轨迹的测量模式；

步骤S3：利用五轴数控机床内置传感器的跟踪采集功能，实现对五个坐标轴内置传感器返回的位置数据信息、电流数据信息的数据源采集；

步骤S4：根据所采集的各运动轴的位置数据信息，进行数据处理和分析。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床五轴联动精度评估的方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S41：根据待评估数据机床的拓扑结构和齐次坐标变换原理，得到刀具中心点与坐标轴之间的运动学关系，推导出刀具中心点在工件坐标系下的运动坐标与各个坐标轴运行位置之间的关系；

步骤S42：计算刀具中心点实际位置与理想位置的偏差；具体是指：将采集得到的各坐标轴位置的位置数据信息代入刀具中心点在工件坐标系下的运动坐标与各个坐标轴运行位置之间的关系中，得到刀具中心点实际位置与理想位置的偏差；

其中采集得到的各坐标轴位置的位置数据信息包括NC指令的插补数据和数控机床内置传感器返回的各坐标轴实际运动位置数据。

步骤S43：计算刀具中心点轮廓误差；以刀具中心点的轮廓误差作为衡量零件形状尺寸偏差的评估指标；

步骤S44：采用高斯滤波器作为分离和提取表面特征的工具；计算表面粗糙度和波纹度；以表面粗糙度和波纹度作为衡量零件表面质量的评估指标。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床五轴联动精度评估的方法，其特征在于：所述步骤S44具体是指：

对于S件轨迹实际轮廓的不同成分，采用高斯滤波器先进行特征分离；

对高斯滤波器进行离散化处理，高斯滤波器离散型表达式为：

式中，z_i-k＝z((i-k)Δx)表示刀具中心点偏差数据的离散形式；

m表示离散高斯权函数的宽度；

Δx表示数据点的采样间隔；

w(x)表示表面轮廓的滤波中；

波纹度计算将采取轮廓中线的算术平均偏差进行衡量，其离散数学公式如下：

粗糙度计算将采取轮廓算术平均偏差进行衡量，其离散数学公式如下：

5.根据权利要求2所述的一种数控机床五轴联动精度评估的方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：根据待评估数控机床的拓扑结构，分别选择与之匹配的几何轴；

步骤S22：测量系统的选择；所述测量系统包括采用各轴伺服电机编码器处的位置数据的第一测量系统和采集各轴光栅尺处的位置数据的第二测量系统。

6.根据权利要求2所述的一种数控机床五轴联动精度评估的方法，其特征在于：所述步骤S3具体是指：在数控机床全或办半闭环控制模式下运行S形轨迹，采集五个坐标轴内置传感器返回的位置数据信息、电流数据信息内容；其中所述位置数据信息包括坐标轴实际运行位置和坐标轴插补指令位置；坐标轴实际运行位置和坐标轴插补指令位置作为联动精度评估的数据源，电流数据信息作为机床故障诊断的数据源。