专利名称：数控机床动态刚性的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种数控机床动态刚性的測定方法，它属于机械加工エ设备技术领域，特别是对设备性能测试领域。
背景技术：
数控机床的刚性对机床的性能和试机加工的效果有着较大的影响，因此，在使用数控机床的初始，对于数控机床的刚性评估是必须要进行的。目前，通过普通仪器设备很难对机床的刚性进行測量与评估。为了对数控机床的刚性进行评价，现有技术是通过对试件加工后的刀纹及光洁度等来对数控机床刚性进行综合判定，此方法用于机床刚性评估有以下缺陷首先，影响数控加工表面质量的因素有很多，很难确定机床刚性产生的影响大小。其次，加工表面质量通常是通过人眼判断的，不同的人员判断有差异；无法用数据进行描述，对结果判断影响存在差异。最后，数控机床加工时通常采用三轴联动，如果出现加工异常无法通过エ件判断问题出现在哪个轴上。现有的数控机床基本都设置有伺服放大器，数控机床的伺服放大器都具有增益调整功能，机床不震动的情况下最高増益的大小反映了机床的刚性。伺服放大器也具有振动抑制功能，通常设定时要通过振动滤波功能对机床设计和生产的缺陷造成的振动进行弥ネト，机床仍可以实现较高的増益设定。但采用伺服放大器进行振动抑制并未对机床设计和生产造成的缺陷进行根除，这些缺陷仍然可以对数控机床的运行和加工产生不良影响。因此，还是必须对数控机床的刚性进行评估。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种操作简单，測定方便，可以给数控机床的刚性评估提供准确參数的数控机床动态刚性的測定方法。本发明的目的是这样实现的一种数控机床动态刚性的测定方法，它包括如下的步骤A :首先将数控机床、伺服电机、伺服放大器、数控系统和可以控制伺服电机带动相应的轴进行运动的电子手轮按照常规方式进行电气连接，且所述的伺服放大器5通过导线连接于被測定的轴3处，电子手轮7连接于数控系统，调试正常，并选定要进行测定的轴，然后摇动电子手轮控制伺服电机带动选定的轴进行运动；B :设定可以关闭放大器的滤波振动的相关參数，并通过数控系统的面板调节伺服放大器參数，使伺服放大器的振动抑制功能关闭；C :依据数控机床的推荐数值范围，设定统一位置环增益；再依据常规经验，设定一个确保机身测试初始状态时运行不发生震动的位置环增益；D :使用电子手轮驱动机床做往复运动，其行程范围为数控机床的行程范围；若机床运行正常，被测定轴没有产生明显振动或嘯叫，就増加位置环增益的设定值，増加后继续做往复运动；机床的往复运动和增加位置环增益的设定值交替进行，所述的设定值每次增加的幅度呈递减形式；重复上述程序，直至被測定轴产生明显振动或嘯叫声为止；E :记录机床往复运动停止时位置环增益參数的设定值，该值就是所测得的无滤波时的速度増益值，使用该值对机床的自身动态刚性按照常规方式进行评估。在所述的D步骤中，所述的位置环增益的设定值每次增加的幅度为10 3，呈递减形式。本发明是利用现有设备中的部分装置，通过禁止振动抑制功能使用，在固定速度环增益的情况下，测量无滤波时的最大位置环增益值，此时増益设定值的大小就直接反映出被测定轴自身固有的运动刚性，该数值可用于判断机床的动态刚性。该发明可对机床的每个轴进行单独測量，定量对每个轴的刚性进行评估。该本发明简单，实用，可用于机床的刚性评估和批量化生产的质量判定与筛选。
图I为本发明的使用设备的连接示意图
具体实施例方式本发明的方法是依据通过禁止振动抑制功能使用，在固定速度环增益的情况下，测量无滤波时的最大位置环增益值。此时增益设定值的大小就直接反映出该轴自身固有的运动刚性，该数值可用于判断机床的动态刚性的理论而设计的。因此通过禁止振动抑制功能使用是本发明的重要手段，即关闭伺服放大器的振动滤波功能。关闭伺服放大器的振动滤波功能依据不同的伺服系统，其所需设定的參数也不同，但是设定的方式是统ー的，方法也是现有技术中常用的方法。下面选择两种伺服系统，对本发明进行进ー步的说明实施例1，采用发科那伺服系统在本实施例中，数控机床、伺服电机、伺服放大器、数控系统和可以控制伺服电机带动相应的轴进行运动的电子手轮均为现有技术中的常用设备，将数控机床I、伺服电机2、伺服放大器5、数控系统6按照常规的电气连接方式连接，且所述的伺服放大器5通过导线4连接于被測定的轴3处，电子手轮7连接于数控系统，然后摇动电子手轮通过数控系统控制伺服电机带动选定的轴进行运动。为了关闭伺服放大器的振动滤波功能，首先通过数控系统的面板设定伺服放大器參数的功能，设定带通滤波器的中心频率#2113=0、振动消除滤波器I的衰减带宽#2177=0、振动消除滤波器I的陷波#2359=0、振动消除滤波器2的中心频率#2360=0、振动消除滤波器2的衰减带宽#2361=0、振动消除滤波器2的陷波#2362=0 ;然后完成上述相关參数的设定，可以使放大器的滤波等振动抑制功能无效，即关闭伺服放大器的震动抑制功能；关闭伺服放大器的震动抑制功能后，设定统一位置环增益通常这个位置环增益是有推荐或根据实践总结的经验数值，这里要求固定是因为这个參数的调节会对实验的结果有一定影响，因此要求在统一位置环增益的条件下測量速度环增益。在本实施例中，设定位置环增益#1825=4000 ;这个数值的设定只要求在推荐或经验值中选定即可。设定较低的速度环增益。由于本发明的測定实质上就是测量振动与不震动的临界状态的速度环增益值，測定的过程也是首先确保机床不震动，逐渐増加设定直到振动，较低的増益是指确保机身测试初始状态时运行不发生震动，即依据常规经验，设定ー个确保机身测试初始状态时运行不发生震动的位置环增益，即测量振动与不震动的临界状态的速度环增益值，设本实施例的发那科系统速度环增益#2021=100。设置好上述的參数值后，使用电子手轮驱动机床做往复运动，其行程范围为数控机床的行程范围；若机床运行正常，被测定轴没有产生明显振动或嘯叫，就増加位置环增益的设定值，増加后继续做往复运动；机床的往复运动和增加位置环增益的设定值交替进行，所述的设定值每次増加的幅度呈递减形式；重复上述程序，直至被測定轴产生明显振动或嘯叫声为止。在本步骤中，所述的位置环增益的设定值每次增加的幅度为10 3，呈递减形式。例如,第一次增加10，第二次增加7，第三次增加5，第四次增加3。因为往复次数越多，越可能更快的接近振动状态的产生，所以毎次位置环增益増加的数值需要递减，以便使得測定的数据更精确，快速。如果一旦采用增加的幅度过大，会出现矫枉过正的现象，即突然出现很大的振动，这样就需要再减少增加位置环增益，使得測定工作多一次反复的过程，造成浪费。当机床往复运动被停止吋，记录位置环增益參数的设定值，该值就是所测得的无 滤波时的速度増益值，使用该值对机床的自身动态刚性按照常规方式进行评估。实施例2，采用三菱伺服系统在本发明中，采用不同的伺服系统，仅仅是在设定关闭伺服放大器的振动滤波功能和设定位置环增益和速度环增益时的參数不同。在选择三菱伺服系统时，关闭伺服放大器的振动滤波功能只要设定过滤器频率数I :#2238=0、过滤器频率数2 #2246=0即可；设定位置环增益#2203=33 ;速度环增益#2205=30。本实施例的其他部分与实施例I完全相同。
权利要求
1.一种数控机床动态刚性的测定方法，其特征在于它包括如下的步骤 A :首先将数控机床、伺服电机、伺服放大器、数控系统和可以控制伺服电机带动相应的轴进行运动的电子手轮按照常规方式进行电气连接，且所述的伺服放大器5通过导线连接于被测定的轴3处，电子手轮7连接于数控系统，调试正常，并选定要进行测定的轴，然后摇动电子手轮控制伺服电机带动选定的轴进行运动； B :设定可以关闭放大器的滤波振动的相关参数，并通过数控系统的面板调节伺服放大器参数，使伺服放大器的振动抑制功能关闭； C :依据数控机床的推荐数值范围，设定统一位置环增益；再依据常规经验，设定一个确保机身测试初始状态时运行不发生震动的位置环增益； D :使用电子手轮驱动机床做往复运动，其行程范围为数控机床的行程范围；若机床运行正常，被测定轴没有产生明显振动或嘯叫，就增加位置环增益的设定值，增加后继续做往复运动；机床的往复运动和增加位置环增益的设定值交替进行，所述的设定值每次增加的幅度呈递减形式；重复上述程序，直至被测定轴产生明显振动或嘯叫声为止； E :记录机床往复运动停止时位置环增益参数的设定值，该值就是所测得的无滤波时的速度增益值，使用该值对机床的自身动态刚性按照常规方式进行评估。
2.如权利要求I中所述的数控机床动态刚性的测定方法，其特征在于在所述的D步骤中，所述的位置环增益的设定值每次增加的幅度为10 3，呈递减形式。
3.如权利要求I中所述的数控机床动态刚性的测定方法，其特征在于在所述的D步骤中，所述的位置环增益的设定值每次增加的幅度为5，呈递减形式。
全文摘要
一种数控机床动态刚性的测定方法，它属于设备性能测试领域，它包括如下的步骤首先将数控机床、伺服电机、伺服放大器、数控系统和电子手轮按照常规方式进行电气连接，并选定要进行测定的轴，然后摇动电子手轮控制伺服电机带动选定的轴进行运动；关闭伺服放大器的振动抑制功能；依据数控机床的推荐数值范围，设定统一位置环增益；再依据常规经验，设定一个确保机身测试初始状态时运行不发生震动的位置环增益；使用电子手轮驱动机床做往复运动，并依次增加位置环增益的设定值，直至被测定轴产生明显振动或啸叫声为止；记录机床往复运动停止时位置环增益参数的设定值。该本发明简单，实用，可用于机床的刚性评估和批量化生产的质量判定与筛选。
文档编号B23Q17/00GK102806495SQ201210282368
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者罗勇刚 申请人:深圳市捷甬达实业有限公司