[发明专利]一种切削工况下的主轴回转精度劣化溯源系统

说明书

本发明涉及一种切削工况下的主轴回转精度劣化溯源系统，其在线处理部分包括数据采集模块、信号分析与处理模块和人机交互模块；离线处理部分包括劣化溯源模块；数据采集模块用于采集切削工况下的主轴振动位移信号，得到主轴回转误差并传输至信号分析与处理模块；信号分析与处理模块将接收到的主轴回转误差信号进行频谱变换，并对采集到的原始振动信号进行降噪处理，对传感器测得的主轴振动位移信号进行误差分离，对主轴回转误差进行误差结果评定；人机交互模块与信号分析与处理模块进行信息交互，用于显示评定结果，并生成报表；设置采集信号的参数并传输至信号分析与处理模块；劣化溯源模块用于进行基于轴心轨迹的主轴回转精度劣化分析，实现主轴运行状态识别。

技术领域

本发明涉及一种数控机床技术领域，特别是关于一种切削工况下的主轴回转精度劣化溯源系统。

背景技术

主轴作为数控机床的核心部件，其性能优劣直接决定了零件加工的质量，因而主轴的动态性能研究成为人们关注的焦点。主轴回转误差的研究对于主轴回转精度、主轴性能劣化溯源、加工参数优化和误差补偿等方面有着重要意义。目前主轴的回转误差研究主要停留在机床空载工况下进行的，其运行状态与切削工况下的真实情况相差甚远，只能局部的反映主轴性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种切削工况下的主轴回转精度劣化溯源系统，其能完成主轴回转精度劣化溯源，溯源效果较好。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种切削工况下的主轴回转精度劣化溯源系统，其包括在线处理部分和离线处理部分；所述在线处理部分包括数据采集模块、信号分析与处理模块和人机交互模块；所述离线处理部分包括劣化溯源模块；

所述数据采集模块用于采集切削工况下的主轴振动位移信号，得到主轴回转误差并传输至所述信号分析与处理模块；

所述信号分析与处理模块将接收到的主轴回转误差信号进行频谱变换，并对其频谱图进行分析；同时，对采集到的原始振动信号进行降噪处理，对传感器测得的主轴振动位移信号进行误差分离，并用形状成像法对主轴回转误差进行误差结果评定；

所述人机交互模块与信号分析与处理模块进行信息交互，用于显示评定结果，并生成报表；设置采集信号的参数并传输至所述信号分析与处理模块；

所述劣化溯源模块用于进行基于轴心轨迹的主轴回转精度劣化分析，实现主轴运行状态识别。

进一步，在所述数据采集模块中，采用三个电涡流位移传感器A、B、C采集主轴振动位移信号，所述主轴振动位移信号是主轴回转误差和被测目标的表面形状误差的集合。

进一步，三个所述电涡流位移传感器A、B、C设置在主轴的周围，所述电涡流位移传感器A位于X轴的轴线上，所述电涡流位移传感器B放置于与X轴成α角度的位置上，所述电涡流位移传感器C放置于与X轴成β角度的位置上，三个所述电涡流位移传感器A、B、C处于同一截面且传感器延长线汇于一点。

进一步，所述角度α和角度β的取值为：α∈(80.2°,83.7°)，β∈(134.6°,144.4°)。

进一步，所述信号分析与处理模块包括信号降噪模块和误差分离模块；所述信号降噪模块中采用基于VMD与小波变换联合的降噪方法，所述误差分离模块中采用三点法或矩阵算法对降噪后的误差信号进行误差分离。

进一步，所述降噪方法包括：

步骤11、输入主轴振动位移信号设置VMD参数：惩罚因子设置为2000，带宽参数设置为τ＝0并输入分解层数k，k将原始振动信号分解为k个IMF分量；

步骤12、输入不同的k值，得到中心频率分布值；根据中心频率判断分解层数的优劣差异，确定分解层数；

步骤13、计算各IMF分量与原始主轴振动位移信号的相关性，根据相关系数原则选择相关度较高的IMF分量，舍弃相关度较低的IMF分量；