CN109581087A

CN109581087A - 机床导轨性能检测方法和系统

Info

Publication number: CN109581087A
Application number: CN201710891238.1A
Authority: CN
Inventors: 卢红星
Original assignee: SHANGHAI LYNUC CNC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LYNUC CNC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-04-05

Abstract

本发明公开了一种机床导轨性能检测方法和系统，其中，所述机床导轨性能检测方法包含以下步骤：在所述机床上运行数字控制检测程序，并获取所述机床的导轨的检测参数；将所述检测参数与基准参数进行对比计算，获取所述机床的导轨的性能指数。本发明的机床导轨性能检测方法和系统提出了更为切实可行的机床导轨性能检测方法，能够更为具体的、有针对性判定机床各部件的性能，反映机床的状态，并且在获取机床性能指标时，通过合适的分配权重，得到更为科学的机床性能指标。

Description

机床导轨性能检测方法和系统

技术领域

本发明属于机床检测维护领域，尤其涉及一种机床导轨性能检测方法和系统。

背景技术

目前，数控机床已经广泛应用于航空航天、汽车、消费电子、高新技术等行业，大大提高了生产效率和加工精度，成为科技进步和技术发展的重要基础。但据统计，每年由于数控机床的故障造成的生产损失达到数千亿人民币，因为关于数控机床的可靠性，性能评估和预测和故障诊断等方面引起国内外的广泛关注和研究。

数控机床的故障一般分为机械故障、电气故障、数控系统故障三个方面。一般来说，数控系统故障和电气故障一般易于问题定位和解决，对生产效率的影响不大。但机床故障，如导轨润滑不够，机床零部件变形，主轴磨损等现象是缓慢发生的，不容易发现。当出现上述问题时，会对机床的制造精度产生明显的影响，但由于加工精度是由机床、伺服等各种原因共同决定的，出现问题时往往很难准确定位问题来源，对生产效率的影响很大。此外，当机械故障累积时间长时，甚至导致断裂，主轴烧坏等严重问题，造成重大的经济损失。最后，目前生产制造行业多为流水产线加工模式，如果产线上一台机床出现问题，如果停机修复，必然导致生产流程和进度受到影响，并因此带来经济损失。

所以，最好的方法是定期地对机床进行状态分析和评估，并根据历史数据预做机床状态的变化趋势。根据评估状态和预测状态，及时安排人员检修或者调整生产计划，使损失降低到最小程度。

目前，国内专利《一种机床健康状态监测系统》(CN201620451958.7)公开了一种机床状态监测系统，但该专利只有简单的硬件连接方式，没有提及机床健康监测算法的描述；专利《一种机床健康状态快速检测方法》(CN201510171796.1)，利用华中HNC-8型数控系统，预先在机床中在需要检测的部位置入传感器，通过执行加工程序，获取采样信息，与标准数据进行综合对比，对机床健康进行评估。但其健康评价算法单一，只获取传感器数据的平均值作为判断标准，效果不好；专利《一种数控机床的健康监测方法》(CN201610486884.5)，提出通过运行机床自检G指令的方法，自动映射采样数据与检测阶段的对应关系，提出根据几项特征值组成的特征向量与标准数据组成的标准向量之间构成的欧氏距离作为健康指标。一方面，所选取的特征指标过于通用化，有些场合不能完全体现出机床的状态，没有针对性；另一方面，以欧氏距离作为健康指标，可能会得到错误健康指标。比如说，经过一段时间的磨合或者经过调试后，机床的性能或者某个轴的性能会变好，使用无方向限制、无权重限制的欧氏距离作为健康指标作为机床性能评价依据，效果不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术的中，对数控机床性能的检测方法存在采用的参考指标不科学、缺乏针对性，不能得到正确的评价结果的缺陷，并为此提供一种机床导轨性能检测方法和系统。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：一种机床导轨性能检测方法，所述机床导轨性能检测方法包含以下步骤：

S1、在所述机床上运行数字控制检测程序，并获取所述机床的导轨的检测参数；

S2、将所述检测参数与基准参数进行对比计算，获取所述机床的导轨的性能指数。

较佳地，所述基准参数包含导轨负载基准参数；所述导轨负载基准参数包含基准推力总功、基准推力平均值、基准推力标准差、基准推力最大波动范围中的至少一项；

所述检测参数包含导轨负载检测参数；所述导轨负载检测参数包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的至少一项；

所述机床的导轨的性能指数包含推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少一项。

较佳地，所述基准参数包含导轨阻尼基准参数；所述导轨阻尼基准参数包含运动轴基准总质量、基准粘性系数中的至少一项；

所述检测参数包含导轨阻尼检测参数；所述导轨阻尼检测参数包含运动轴检测总质量、检测粘性系数中的至少一项；

所述机床的导轨的性能指数包含运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数中的至少一项。

较佳地，S2中包含：根据所述检测参数与所述基准参数的比例值，获取所述机床的导轨的性能指数。

较佳地，所述机床的导轨的性能指数包含推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少2项；

S2中包含：所述机床的导轨的性能指数包含的推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少2项分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为所述机床的导轨的性能指数包含的推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少2项分别乘以对应的权重系数之后的总和。

较佳地，所述机床的导轨的性能指数包含运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数；

S2包含：

为所述运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

较佳地，S1包含：在所述机床上运行数字控制检测程序，控制所述机床的进给轴分别沿正方向和负方向各运行一次，并分别获取沿正方向运行时的所述机床的导轨的检测参数和沿负方向运行时的所述机床的导轨的检测参数。

较佳地，获取所述机床的导轨的检测参数包含获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据计算所述导轨负载检测参数。

较佳地，获取所述机床的导轨的检测参数包含获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述导轨阻尼检测参数。

本发明还提供一种机床导轨性能检测系统，所述机床导轨性能检测系统包含数字控制装置、数据采集装置、性能计算装置；

所述数字控制装置用于控制机床执行数字控制检测程序，并用于控制所述数据采集装置的启动或关闭，并用于控制所述性能计算装置的启动或关闭；

所述数据采集装置用于获取所述机床的导轨的基准参数、执行数字控制检测程序过程中的机床的导轨的检测参数；

所述性能计算装置用于将所述检测参数与所述基准参数进行对比计算，获取所述机床的导轨的性能指数。

较佳地，所述性能计算装置用于根据所述检测参数与所述基准参数的比例值，获取所述机床的导轨的性能指数。

较佳地，所述性能计算装置还用于为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

较佳地，性能计算装置还用于为运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

较佳地，所述数字控制装置用于控制所述机床执行数字控制检测程序，控制所述机床的进给轴分别沿正方向和负方向各运行一次，并分别获取沿正方向运行时的所述机床的导轨的检测参数和沿负方向运行时的所述机床的导轨的检测参数。

较佳地，所述数据采集装置用于获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据计算所述检测推力总功、检测推力最大波动范围。

较佳地，所述数据采集装置用于获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述运动轴检测总质量、检测粘性系数。

本发明的积极进步效果在于：本发明的机床导轨性能检测方法和系统提出了更为切实可行的机床导轨性能检测方法，能够更为具体的、有针对性判定机床各部件的性能，反映机床的状态，并且在获取机床性能指标时，通过合适的分配权重，得到更为科学的机床性能指标。

附图说明

图1为本发明实施例1的机床导轨性能检测方法的流程图。

图2为本发明实施例1的机床导轨性能检测系统的示意图。

图3为本发明实施例1的数字控制检测程序中速度规划的曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例的机床导轨性能检测方法，如图1所示，包含以下步骤：

S101、在机床上运行数字控制检测程序，并获取所述机床的导轨的检测参数。

S102、将所述检测参数与基准参数进行对比计算，获取所述机床的导轨的性能指数。

较佳地，所述基准参数包含导轨负载基准参数；所述导轨负载基准参数包含基准推力总功、基准推力平均值、基准推力标准差、基准推力最大波动范围中的至少一项。所述检测参数包含导轨负载检测参数；所述导轨负载检测参数包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的至少一项。所述机床的导轨的性能指数包含推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少一项。

进一步地，在S102中，根据所述检测参数与所述基准参数的比例值，获取所述机床的导轨的性能指数。

作为一种获取机床导轨的检测参数的方式，在机床运行数字控制程序的过程中，获取机床的电机的电流采样数据、速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据计算所述导轨负载检测参数。

具体地，在S101中，用户选择要检测的导轨所在的运动轴，本发明支持同时选择多个运动轴进行导轨负载检测参数测定。以一个XYZ三轴加工中心为例，可以同时选择三个轴进行导轨负载检测参数测定。

根据要检测的导轨所在的运动轴，选择对应的数字控制检测程序。该数字控制检测程序是一段该机床(数控机床)支持的G代码指令(G代码指令是数控程序中的指令，亦称G指令)，这段G代码指令能够使所选的运动轴按照预定的速度按照正、负方向往返运动一次。运动速度可以合理设定，本实施例中选用1000mm/min的速度。这段G代码指令中运动范围，通过与数控系统通信，获取正、负方向的软限位后确定(所述正负方向的软限位，是指数控系统软件规定的运动轴在正负方向的运动的最远距离处的机械坐标)，目的在于检测范围覆盖导轨的全部可运动范围。该数字控制检测程序是与运动轴有关的，如果用户选择检测多个运动轴，本实施例的机床导轨性能检测方法将为每个运动轴生成对应的数字控制检测程序。

在机床上运行该数字控制检测程序，在机床运行过程中，按照预设采样频率(满足奈奎斯特采样定理)采集电流采样数据、速度采样数据。所述电流采样数据，是指导轨所在的运动轴的电机的反馈电流的采样数据，通过电流传感器采集得到。所述速度采样数据，是指导轨所在的运动轴运动的实际速度值的采样数据，通过位置传感器或者速度传感器获取。所述的电流传感器、位置传感器或者速度传感器是数控机床系统的一部分，不需要单独安装，该数字控制装置与该电流传感器、位置传感器或者速度传感器进行通信，即可获取电流采样数据、速度采样数据。该电流采样数据、速度采样数据为机床导轨按照进给轴正方向和负方向运动时分别采集。

在S102中，根据所述电流采样数据、速度采样数据计算所述导轨负载检测参数。所述导轨负载检测参数包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的至少一项。

所述检测推力总功其中，N为所述机床运行过程中的采样的个数，T_sample代表采样周期，V_i代表第i个采样点的速度采样数据，第i个采样点的推力F_i＝I_i·C_F，其中C_F是电机的推力常数，Ii代表第i个采样点的电流采样数据。

所述检测推力平均值

所述检测推力标准差

所述检测推力最大波动范围P代表检测推力的最大值或者检测推力的最小值相对于检测推力平均值F_average的变化量，其计算公式为：其中，min(F_i)为检测推力的最小值，max(F_i)检测推力的最大值。

因为该电流采样数据、速度采样数据为机床导轨按照进给轴正方向和负方向运动时分别采集，所以，检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围也按照进给轴正方向和负方向运动时的数据分别计算。

然后，对比导轨负载检测参数与导轨负载基准参数，计算各项的性能指标，即推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数。例如，推力总功性能指数的计算方式是，先计算根据检测推力总功与基准推力总功的比例值，然后按照一定算法，根据该比例值获得推力总功性能指数grad_W:

其中，W为检测推力总功，W_std为基准推力总功。上述公式1代表的意义为，如果本次检测得到的检测推力总功小于基准推力总功，则推力总功性能指数为100分；如果检测推力总功大于基准推力总功，且不超过其值的175％，那么按照上述线性公式计算实际得分(性能指数)；如果检测推力总功超过了基准推力总功的175％，那么推力总功性能指数为0分。所述比例175％不是固定的，可以根据用户对导轨性能指标要求的严苛程度来调整这一比例值的大小。

基准推力总功等导轨负载基准参数由机床厂商在出厂前设定；或者在机床稳定使用后，利用本实施例的机床导轨性能检测方法测得，即，以机床稳定使用后的性能参数作为评价机床导轨性能的基准参数。

推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数可参照推力总功性能指数的计算方法得到。如果导轨负载检测参数仅包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的一项，则导轨的性能指数为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中对应项；如果导轨负载检测参数包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的至少2项，则导轨的性能指数为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中对应项的评价值(即各项值相加，再除以项数)。

作为一种较佳的实施例，当导轨负载检测参数包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的至少2项时，为机床的导轨的性能指数包含的推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的对应项分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为所述机床的导轨的性能指数包含的推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少2项分别乘以对应的权重系数之后的总和。

例如：

grad_load＝0.5grad_average+0.3grad_σ+0.1grad_W+0.1grad_{max_ripple}

其中，grad_load为机床的导轨的性能指数(以导轨负载检测参数为评估指标)；grad_average为推力平均值性能指数，其权重为0.5；grad_σ为检测推力标准差性能指数，其权重为0.3；grad_W为推力总功性能指数，其权重为0.1；grad_{max_ripple}为检测推力最大波动范围性能指数，其权重为0.1。

上述导轨负载检测参数包含的项，可以根据测试需求进行设置，项数越多，则意味着检测得越全面，对机床导轨性能的检测结果越精确。上述权重系数的设置，是为了体现导轨负载检测参数中的各项对机床的导轨的性能指数的影响并不完全相同，可以通过设置上述权重系数突出其中对机床的导轨的性能指数影响大的项的比重(也即贡献率)。引入上述权重系数，增加了本实施例的机床导轨性能检测方法的灵活性和准确性，用户可以对该权重系数做适应性调整，得到更加合理、准确的机床导轨性能检测结果。

本实施例还提供一种机床导轨性能检测系统，机床导轨性能检测系统包含数字控制装置111、数据采集装置112、性能计算装置113。数字控制装置111用于控制机床11执行数字控制检测程序，并用于控制数据采集装置112的启动或关闭，并用于控制性能计算装置113的启动或关闭。数据采集装置112用于获取机床11的导轨的基准参数、执行数字控制检测程序过程中的机床的导轨的检测参数。性能计算装置113用于将所述检测参数与所述基准参数进行对比计算，获取机床11的导轨的性能指数。

导轨的负载特性可以作为导轨性能的评估指标，因此，所述基准参数包含导轨负载基准参数；所述导轨负载基准参数包含基准推力总功、基准推力平均值、基准推力标准差、基准推力最大波动范围中的至少一项。所述检测参数包含导轨负载检测参数；所述导轨负载检测参数包含检测推力总功、检测推力平均值、检测推力标准差、检测推力最大波动范围中的至少一项。所述机床的导轨的性能指数包含推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少一项。

进一步地，性能计算装置113用于根据所述检测参数与所述基准参数的比例值，获取所述机床11的导轨的性能指数。

为提高在导轨性能检测中灵活型和准确性，性能计算装置113还用于为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

为了使得导轨性能检测更加全面，数字控制装置111用于控制机床11执行数字控制检测程序，控制机床11的进给轴分别沿正方向和负方向各运行一次，并分别获取沿正方向运行时的机床11的导轨的检测参数和沿负方向运行时的所述机床的导轨的检测参数。这样可以有效避免仅获取单一方向的运行数据的偏差和片面性，使得导轨性能检测更加全面和完善。

作为一种较佳的获取导轨负载检测参数的方式，数据采集装置112用于获取机床11运行过程中的电流采样数据、速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据计算检测推力总功、检测推力最大波动范围。具体地，数据采集装置112包含电流传感器、位置传感器或者速度传感器，电流传感器用于获取导轨所在的运动轴的电机的反馈电流的采样数据，位置传感器或者速度传感器用于获取导轨所在的运动轴运动的实际速度值的采样数据。

使用本实施例的机床导轨性能检测系统进行机床导轨性能检测的过程，可参考本实施例的机床导轨性能检测方法，具体不再赘述。

实施例2

本实施例的机床导轨性能检测方法，与实施例1的机床导轨性能检测方法的区别在于，本实施例的机床导轨性能检测方法中，采用导轨的阻尼特性作为导轨性能的评估指标，即，所述基准参数包含导轨阻尼基准参数；所述导轨阻尼基准参数包含运动轴基准总质量、基准粘性系数中的至少一项。所述检测参数包含导轨阻尼检测参数；所述导轨阻尼检测参数包含运动轴检测总质量、检测粘性系数中的至少一项。所述机床的导轨的性能指数包含运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数中的至少一项。

作为获取导轨阻尼检测参数的一种较佳的方式，在机床运行过程中采集电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述导轨阻尼检测参数。

本实施例的机床导轨性能检测方法的具体步骤如下：

S201、用户选择待检测的导轨所在的运动轴。与实施例1类似，用户可以选择多个运动轴进行检测。

根据要检测的导轨所在的运动轴，选择对应的数字控制检测程序。针对导轨阻尼检测参数检测的数字控制检测程序，是一段数控机床支持的PVT(位置、速度及两相邻行指令的时间间隔)程序，该程序使待检测的进给轴按照“加速-匀速-减速”往复运动多次，本实施例中速度规划采用如图3所示的“S型”加减速方式，其中曲线211为“加速度”曲线，曲线212为“加加速度”曲线，曲线213为“速度”曲线。

该数字控制检测程序是与运动轴有关的，如果用户选择检测多个运动轴，本实施例的机床导轨性能检测方法将为每个运动轴生成对应的数字控制检测程序。

接下来，执行该PVT程序，在运动过程中，采集电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据。较佳地，电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据为机床导轨按照进给轴正方向和负方向运动时分别采集。

在S202中，根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述导轨阻尼检测参数。所述导轨阻尼检测参数包含运动轴检测总质量、检测粘性系数中的至少一项。

根据运动轴的通用模型，工作台在电机推力、粘滞阻力和摩擦力等共同作用下，提供运动时的加速度，其公式如下：F_i+F_粘+f＝MA_i，其中F_i表示第i个采样点的(电机提供的)推力，且F_i＝I_i·C_F，其中C_F是电机的推力常数，I_i代表第i个采样点的电流采样数据；F_粘表示粘滞阻力，即F_粘＝B·V_i，B是阻尼系数，Vi代表第i个采样点的速度采样数据，f表示摩擦力，是一个常数，M代表运动轴的总质量，A_i是第i个采样点的加速度(加速度采样数据)。

计算阻尼系数B的过程如下：数字控制装置111计算出不同的PVT，使曲线212的匀速段的速度大小不同，本实施例中计算了10组PVT，分别记为PVT1，PVT2，…，PVT10，对应的速度曲线匀速段的速度分别记为V1，V2，…，V10，按照顺序分别执行这10组PVT程序，并进行采样，采样数据包括电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据。由于在匀速段，加速度A为零，运动模型公式为：F_i+BV_i+f＝0，在每一组PVT执行完成后，获取采集数据，截取匀速段的电流采样数据、速度采样数据，并取平均值，得到10个方程：

F_aver1+B·V_aver1+f＝0

F_aver2+B·V_aver2+f＝0

…

F_aver10+B·V_aver10+f＝0

其中，F_aver1为执行PVT1程序获取的推力的平均值，即：

其中N为执行PVT1程序获取的采样点的总数。F_aver2……F_aver10可参照该公式依此类推。

其中，V_aver1为执行PVT1程序获取的速度采样数据的平均值，即：

其中N为执行PVT1程序获取的采样点的总数。V_aver2……V_aver10可参照该公式依此类推。

根据最小二乘法可以直接求得阻尼系数的计算公式：

其中，

其中，n为运行的PVT程序的组数，具体到本例中，n为10；V_{aver_i}为：V_aver1，……，V_aver10；F_{aver_i}为：F_aver1，……，F_aver10。

计算总质量M的过程如下：数字控制装置计算出不同的PVT，使曲线212的匀加速度段，使用不同的加速度A_i，但是匀加速段的时间相同和达到的平均速度相同。本实施例中计算了10组PVT，分别记为PVT1，PVT2，……，PVT10，对应的速度曲线匀加速段的加速度分别记为A₁，A₂，……，A₁₀，此处，A₁，A₂，……，A₁₀为可设置的值，因此在计算中为已知的值。按照顺序分别执行这10组PVT程序，并进行采样，获取的采样数据包括电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据。由于在匀加速段的时间和平均速度相同，近似认为匀加速段的平均粘滞阻力相同，运动模型公式为：F_i+BV_s+f＝MA_i，其中，V_S代表匀加速段的平均速度。在每一组PVT执行完成后，获取采集数据，截取匀速段的电流采样数据、速度采样数据，并取平均值，得到10个方程：

F_aver1+BV_s+f＝MA₁

F_aver2+BV_s+f＝MA₂

…

F_aver10+BV_s+f＝MA₁₀

根据最小二乘法可以直接求得总质量的计算公式：

其中，

其中，n为运行的PVT程序的组数，具体到本例中，n为10；F_{aver_i}为：F_aver1，……，F_aver10，A_i为：A₁，A₂，……，A₁₀。

然后，对比导轨阻尼检测参数与导轨阻尼基准参数，计算各项的性能指标，即运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数。运动轴检测总质量性能指数可根据运动轴检测总质量与运动轴基准总质量的比例值，然后按照一定算法，根据该比例值计算获得，具体计算方式，可参照实施例1中公式1的类似方法，不再赘述。检测粘性系数性能指数的计算方式与之类似，也不再赘述。

运动轴基准总质量等导轨阻尼基准参数由机床厂商在出厂前设定；或者在机床稳定使用后，利用本实施例的机床导轨性能检测方法测得，即，以机床稳定使用后的性能参数作为评价机床导轨性能的基准参数。

如果导轨阻尼检测参数仅包含运动轴检测总质量、检测粘性系数中的一项，则导轨的性能指数为运动轴检测总质量性能指数或检测粘性系数性能指数中的对应项；如果导轨阻尼检测参数包含运动轴检测总质量、检测粘性系数2项，则导轨的性能指数为运动轴检测总质量性能指数与检测粘性系数性能指数的平均值。

作为一种较佳的实施例，当导轨阻尼检测参数包含运动轴检测总质量、检测粘性系数2项时，为运动轴检测总质量性能指数与检测粘性系数性能指数分别设置权重系数，机床的导轨的性能指数为运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

例如：

grad_damp＝0.4grad_{totl_mass}+0.6grad_{viscous_coefficent}

其中，grad_damp为以阻尼特性作为导轨性能的评估参数，即通过检测导轨阻尼检测参数获得的机床的导轨的性能指数；grad_{total_mass}为运动轴检测总质量性能指数，其权重系数为0.4；grad_{viscous_coefficent}为检测粘性系数性能指数，其权重为0.6。

本实施例还提供一种机床导轨性能检测系统，该机床导轨性能检测系统与实施例1的机床导轨性能检测系统的区别在于，所述基准参数包含导轨阻尼基准参数；所述导轨阻尼基准参数包含运动轴基准总质量、基准粘性系数中的至少一项。所述检测参数包含导轨阻尼检测参数；所述导轨阻尼检测参数包含运动轴检测总质量、检测粘性系数中的至少一项。所述机床的导轨的性能指数包含运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数中的至少一项。

具体地，如图2所示，数据采集装置112用于获取机床11运行过程中的电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述运动轴检测总质量、检测粘性系数。

实施例3

本实施例的机床导轨性能检测方法综合了实施例1和实施例2的机床导轨性能检测方法，同时考虑导轨负载检测参数和导轨阻尼检测参数，得出grad_load和grad_damp，并进一步计算机床的导轨的性能指数grad_{guide_rail}:

较佳地，分别为grad_load和grad_damp设置权重系数，计算机床的导轨的性能指数grad_{guide_rail}，例如：

grad_{guide_rail}＝0.6grad_load+0.4grad_damp

例如，grad_{guide_rail}得分为100，则说明导轨完全健康；得分超过90分，导轨润滑良好；得分60～80分，导轨性能状态合格；低于60分说明导轨可能出现了问题。在得分不满100分时，本发明的机床导轨性能检测方法还可以显grad_load、grad_average、grad_σ、grad_W、grad_{max_ripple}、grad_{total_mass}、grad_{viscous_coefficent}等各项的值，用于指导用户定位导轨性能缺陷所在。

综上，本发明的机床导轨性能检测方法和系统提出了更为切实可行的机床导轨性能检测方法，能够更为具体的、有针对性判定机床各部件的性能，反映机床的状态，并且在获取机床性能指标时，通过合适的分配权重，得到更为科学的机床性能指标。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种机床导轨性能检测方法，其特征在于，所述机床导轨性能检测方法包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，

所述基准参数包含导轨负载基准参数；所述导轨负载基准参数包含基准推力总功、基准推力平均值、基准推力标准差、基准推力最大波动范围中的至少一项；

3.如权利要求1所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，

所述基准参数包含导轨阻尼基准参数；所述导轨阻尼基准参数包含运动轴基准总质量、基准粘性系数中的至少一项；

4.如权利要求1所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，S2中包含：根据所述检测参数与所述基准参数的比例值，获取所述机床的导轨的性能指数。

5.如权利要求2所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，所述机床的导轨的性能指数包含推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数中的至少2项；

6.如权利要求3所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，所述机床的导轨的性能指数包含运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数；

S2包含：

7.如权利要求1所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，

S1包含：在所述机床上运行数字控制检测程序，控制所述机床的进给轴分别沿正方向和负方向各运行一次，并分别获取沿正方向运行时的所述机床的导轨的检测参数和沿负方向运行时的所述机床的导轨的检测参数。

8.如权利要求2所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，获取所述机床的导轨的检测参数包含获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据计算所述导轨负载检测参数。

9.如权利要求3所述的机床导轨性能检测方法，其特征在于，获取所述机床的导轨的检测参数包含获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述导轨阻尼检测参数。

10.一种机床导轨性能检测系统，其特征在于，所述机床导轨性能检测系统包含数字控制装置、数据采集装置、性能计算装置；

11.如权利要求10所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，

12.如权利要求10所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，

13.如权利要求10所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，所述性能计算装置用于根据所述检测参数与所述基准参数的比例值，获取所述机床的导轨的性能指数。

14.如权利要求11所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，所述性能计算装置还用于为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为推力总功性能指数、推力平均值性能指数、检测推力标准差性能指数、检测推力最大波动范围性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

15.如权利要求12所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，性能计算装置还用于为运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别设置权重系数，所述机床的导轨的性能指数为运动轴检测总质量性能指数、检测粘性系数性能指数分别乘以对应的权重系数之后的总和。

16.如权利要求10所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，

所述数字控制装置用于控制所述机床执行数字控制检测程序，控制所述机床的进给轴分别沿正方向和负方向各运行一次，并分别获取沿正方向运行时的所述机床的导轨的检测参数和沿负方向运行时的所述机床的导轨的检测参数。

17.如权利要求10所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，所述数据采集装置用于获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据计算所述检测推力总功、检测推力最大波动范围。

18.如权利要求10所述的机床导轨性能检测系统，其特征在于，所述数据采集装置用于获取所述机床运行过程中的电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据，并根据所述电流采样数据、速度采样数据、加速度采样数据计算所述运动轴检测总质量、检测粘性系数。