[发明专利]一种机床的热误差补偿计算方法、装置、设备和存储介质

权利要求书

1.一种机床的热误差补偿计算方法，其特征在于，包括：

获取复合切削加工条件的多种物理参数；其中，每种物理参数包括至少两种状态量；

基于田口实验法，计算对机床的目标参数的影响最大的物理参数的状态量组合；

将所述状态量组合赋值至机床对应的复合切削加工条件，以使得所述机床在所述状态量组合下进行加工；

获取对在所述物理参数组合下进行加工的机床进行温度和误差同步量测后的温度值以及热变形量；

利用模糊C-均值聚类算法将所述温度值进行分群，以获得k个温度群，并将每个温度群中心发生处作为集群温度特征点；

基于k个集群特征点以及粗集合理论法，以获得核集群因子；

基于核集群因子以及热变形量，建立线性回归热误差补偿模型，对机床的热误差补偿计算。

2.根据权利要求1所述的机床的热误差补偿计算方法，其特征在于，所述物理参数以及物理状态包括：加工状态包括周期性加工以及非周期性加工状态；加工方式物理参数包括面铣、端铣以及钻孔；切削状况物理参数包括轻、中以及重切削状态；工件材质变化物理参数包括铝、铸铁以及碳钢状态；运转状态物理参数包括空转、换刀换工件待机以及热机状态；主轴转速物理参数包括低、中以及高转速状态；三轴进给速度物理参数包括慢、中以及快状态；切深变化物理参数包括小、中以及大深度状态。

3.根据权利要求1所述的机床的热误差补偿计算方法，其特征在于，目标参数为所述机床的刀尖点X、Y、Z三轴向的变形量y₁、y₂、y₃的总和值η；其中，

4.根据权利要求1所述的机床的热误差补偿计算方法，其特征在于，利用模糊C-均值聚类算法将所述温度值进行分群，以获得k个温度群，并将每个温度群中心发生处作为集群温度特征点，具体为：

定义k为类别数目，m_j(j＝1,2,…,k)为每个聚类的中心的温度，μ_j(T_i)是第i个样本对应第j类的隶属度函数，则基于隶属度函数的聚类损失函数为：

其中，为加权指数；

采用迭代法对J_f、m_j以及μ_j(T_i)进行求解，直至满足收敛条件得到b、k以及m_j(j＝1,2,…,k)的最优解，以将温度值分成k群，并将每个温度群中心m_j(j＝1,2,…,k)发生处定为集群温度特征点。

5.根据权利要求1所述的机床的热误差补偿计算方法，其特征在于，所述基于k个集群特征点以及粗集合理论法，以获得核集群因子，具体为：

基于k个集群特征点、以决策属性为热变形量的变化剧烈程度、粗集合理论中的可辨识矩阵原理，构成可辨识矩阵其中，σ_i为决策属性；

对可辨识矩阵做逻辑运算，以获得影响变形量较大的核集群因子；所述变形量为三直线轴变形误差或旋转轴位置误差。

6.根据权利要求1所述的机床的热误差补偿计算方法，其特征在于，基于核集群因子以及热变形量，建立线性回归热误差补偿模型，对机床的热误差补偿计算，具体为：

将核集群因子作为自变量，以热变形量为因变量，建立线性回归热误差补偿模型，其中，所述线性回归热误差补偿模型表达式为：Y₁＝α₁T₁+α₂T₂+α₁₂T₁₂+α₃₁T₃₁…+α₄₁T₄₁+β；其中，T₁、T₂、T₃....T₄₁为核集群因子,Y ₁为线性回归热误差补偿模型；

基于线性回归热误差补偿模型，对机床的三直线轴变形或旋转轴位置进行热误差补偿计算。