[发明专利]一种用于数控机床动态特性仿真及其与数控系统集成的方法

摘要

一种数控机床动态特性仿真及其与数控系统集成的方法，属于数控机床数控系统领域，包括：通过数控机床多体刚柔耦合建模系统和有限元技术获得机床系统在该实时位置的动力学多体耦合模型；通过动力学仿真求解器获得数控机床进给装置在每一个实时位置时机床的振动特性；通过数控机床共享内存输入/输出接口，实现数控机床实时位置动态特性的仿真信号和数控机床数控软件系统之间的信号交互；在可编程控制模块中应用面向对象编程技术，实现动力学仿真求解器和机床数控软件系统的集成。本发明的优点在于：通过数控机床多体刚柔耦合建模和实时求解系统取代昂贵、复杂的机床动态特性传感器监测系统，实现数控机床精确、全面的自适应控制系统。

主权项

1.一种用于数控机床动态特性仿真及其与数控系统集成的方法，将动力学仿真信号作为数控系统输入信号实现数控机床仿真环境与数控系统信息集成，其特征在于：(1)通过数控机床多体刚柔耦合实时建模系统和有限元技术实现数控机床相关零部件有限元网格划分，得到零部件的柔性体模型；将柔性体模型定义为超单元子结构；根据数控机床进给装置的实时位置的不同，定义每一个实时位置上超单元子结构之间的连接单元，获得数控机床系统在该实时位置的动力学多体耦合模型；(2)通过动力学仿真求解器对数控机床系统每一个实时位置动力学多体耦合模型进行降阶处理，为数控机床实时位置动力学仿真计算提供可行的动力学超单元模型；分析数控机床多体刚柔耦合模型动力学方程的复杂程度和固有模态分析的边界条件，建立一个目标优化函数，通过求该目标优化函数的最优解，从而确定适合数控机床实时控制的固有模态最优化算法并进行求解，得到数控机床实时位置的动态特性信息；(3)通过数控机床共享内存输入/输出接口，实现数控机床实时位置动态特性的仿真信号和数控机床数控软件系统之间的信号交互；(4)在可编程控制模块中应用面向对象编程技术，实现动力学仿真求解器和数控机床数控软件系统的集成。