CN116540631A - 一种数控机床加工精度监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床加工精度监测系统及方法，具体涉及数控机床监测技术领域，用于解决现有的无法实时了解数控机床的加工精度情况的问题；包括数据处理模块以及与数据处理模块通讯连接的数据采集模块、加工精度判断模块、补偿效果判断模块、加工精度趋势判断模块以及机床运行控制模块；是通过计算机床加工精度评估系数，实时监控数控机床的加工精度状况，且通过采集实时补偿信息判断数控机床的实时补偿效果，提高数控机床的加工精度和稳定性；通过加工精度趋势监测，可以及时发现加工精度趋势不佳的情况，通过系统发出的预测加工精度不佳信号和区分重要加工件和普通加工件，可以灵活控制数控机床的运行，并及时进行精度评估和检修。

Description

一种数控机床加工精度监测系统及方法

技术领域

本发明涉及数控机床监测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种数控机床加工精度监测系统及方法。

背景技术

数控机床是一种通过计算机控制系统来实现机床运动和加工过程的自动化机床。数控机床在加工过程中，传统的数控机床加工精度监测方法大多数只根据最终的加工结果的反馈来了解加工过程中可能出现的误差和偏差，无法实时了解数控机床的加工精度情况，在加工精度不佳时不能及时采取措施，导致加工精度无法得到有效控制和改进，从而影响企业效益。

为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种数控机床加工精度监测系统及方法以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种数控机床加工精度监测方法，包括如下步骤：

步骤S1：采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息，由主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息计算机床加工精度评估系数；

步骤S2：通过机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况，并对数控机床进行标记；

步骤S3：筛除标记为需要检修的数控机床，判断数控机床的加工精度趋势；

步骤S4：根据加工件的重要程度以及数控机床的加工精度趋势，控制数控机床的运行。

在一个优选的实施方式中，在步骤S1中，主轴状态信息通过主轴振动幅度比和主轴温度体现；

主轴振动幅度比为一段时间内，超过预设的幅度的次数与未超过预设的幅度的时间的比值；编码器信息通过脉冲输出频率偏差值体现；伺服电机信息通过控制响应时间体现。

在一个优选的实施方式中，将主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间通过归一化处理，计算机床加工精度评估系数，其表达式为：

式中，J、Ct、Cs、Zw、Mp、Kt分别为机床加工精度评估系数、超过预设的幅度的次数、未超过预设的幅度的时间、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间，主轴振动幅度比为α₁、α₂、α₃、α₄分别为主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间的预设比例系数，且α₁、α₂、α₃、α₄均大于0。

在一个优选的实施方式中，在步骤S2中，设定机床加工精度评估系数第一阈值和机床加工精度评估系数第二阈值；当机床加工精度评估系数大于机床加工精度评估系数第二阈值，系统发出精度不佳预警信号，根据系统发出的精度不佳预警信号；

当机床加工精度评估系数小于等于机床加工精度评估系数第二阈值，且机床加工精度评估系数大于等于机床加工精度评估系数第一阈值；系统发出精度可修正信号，采集实时补偿信息；

实时补偿信息由补偿延迟时间体现，设定补偿延迟时间阈值，当补偿延迟时间大于补偿延迟时间阈值，系统发出补偿不佳信号；当补偿延迟时间小于等于补偿延迟时间阈值，系统发出补偿正常信号；

当机床加工精度评估系数小于机床加工精度评估系数第一阈值，系统发出精度良好预警信号；

将系统发出精度不佳预警信号、系统发出精度可修正信号且系统发出补偿不佳信号这两种场景下的数控机床标记为需要检修；

将系统发出精度可修正信号且系统发出补偿正常信号的场景下的数控机床标记为需要补偿；

将系统发出精度良好预警信号的场景下的数控机床标记为无需补偿。

在一个优选的实施方式中，在步骤S3中，设定监测时间区间，在监测区间包括n个监测点，监测点之间的时间相等；

计算每个监测点的机床加工精度评估系数，若存在连续的m个监测点的机床加工精度评估系数都较上一个监测点的机床加工精度评估系数大，且此连续的m个监测点的机床加工精度评估系数的较上一个监测点的增量都大于增量阈值，系统发出预测加工精度不佳信号；

其中，n为正整数，m为小于等于n的正整数。

在一个优选的实施方式中，在步骤S4中，在系统发出预测加工精度不佳信号时，根据加工件的重要程度控制数控机床的运行；

加工件分为重要加工件和普通加工件，

当系统发出预测加工精度不佳信号，若为重要加工件，停止该数控机床运行，并安排专业技术对数控机床进行精度评估以及检修；

当系统发出预测加工精度不佳信号，若为普通加工件，保持该数控机床运行，在生产出在系统发出预测加工精度不佳信号时生产的加工件后，对该加工件进行测量判断加工件是否达到生产标准；若加工件没有达到生产标准，停止该数控机床运行，并安排专业技术对数控机床进行精度评估以及检修。

在一个优选的实施方式中，一种数控机床加工精度监测系统，包括数据处理模块以及与数据处理模块通讯连接的数据采集模块、加工精度判断模块、补偿效果判断模块、加工精度趋势判断模块以及机床运行控制模块；

数据采集模块采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息，将主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息发送至数据处理模块，数据处理模块计算机床加工精度评估系数；

加工精度判断模块根据机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况；

数据采集模块采集实时补偿信息，将实时补偿信息发送至数据处理模块，数据处理模块处理得到补偿延迟时间；

补偿效果判断模块根据补偿延迟时间和补偿延迟时间阈值的比较，判断补偿效果；

加工精度趋势判断模块通过数据采集模块采集的n个监测点的机床加工精度评估系数，经过数据处理模块计算，判断加工精度趋势；

机床运行控制模块在系统发出预测加工精度不佳信号时，根据加工件的重要程度对数控机床的运行进行控制。

本发明一种数控机床加工精度监测系统及方法的技术效果和优点：

1、通过对主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值和控制响应时间进行归一化处理，计算机床加工精度评估系数，可以及时发现加工精度不佳的情况，可以发现潜在的问题和异常情况，避免加工精度问题的进一步恶化，减少生产中断和损失。

2、通过机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，实时监控数控机床的加工精度状况，且通过采集实时补偿信息，并通过补偿延迟时间判断数控机床的实时补偿效果，可以提高数控机床的加工精度和稳定性。

3、通过加工精度趋势监测和预测提醒，可以及时发现加工精度趋势不佳的情况，通过系统发出的预测加工精度不佳信号和区分重要加工件和普通加工件，可以通过灵活控制数控机床的运行，并及时进行精度评估和检修，有效防止加工精度问题进一步扩大，最大限度地保护重要加工件的质量。

附图说明

图1为本发明一种数控机床加工精度监测方法示意图；

图2为本发明一种数控机床加工精度监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1给出了本发明一种数控机床加工精度监测方法，其包括如下步骤：

步骤S1：采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息，由主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息计算机床加工精度评估系数。

步骤S2：通过机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况，并对数控机床进行标记。

步骤S3：筛除标记为需要检修的数控机床，判断数控机床的加工精度趋势。

步骤S4：根据加工件的重要程度以及数控机床的加工精度趋势，控制数控机床的运行。

在步骤S1中，影响数控机床加工精度的影响因素很多，本发明通过采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息进行分析，从而实时反映数控机床在加工精度方面的加工状态，为后续的进行相应的优化和调整提供依据。

其中，对主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息的具体采集和解释如下。

主轴状态信息：主轴状态信息通过主轴振动幅度比和主轴温度体现。

主轴振动幅度比为一段时间内，超过预设的幅度的次数与未超过预设的幅度的时间的比值；主轴振动幅度比越大，主轴的振动情况越严重，即对加工精度的不利影响越大；其中，预设的幅度的设定根据可接受的主轴振动幅度范围，通常由制造商、行业标准或特定加工要求来定义，此处不再赘述；一段时间内的具体时间的长短也根据数控机床的实际情况进行设定。

主轴振动幅度可以通过振动传感器或加速度传感器进行采集。这些传感器可以安装在主轴上或靠近主轴的位置，用于监测主轴的振动情况。传感器会输出振动信号，通过信号处理和分析，可以计算出主轴的振动幅度。超过预设的幅度的次数和未超过预设的幅度的时间根据主轴振动信号进行计算，将振动信号进行采样，并通过信号处理算法进行分析。在每个采样时间段内，判断振动幅度是否超过预设的幅度，统计超过则计数次数，同时记录未超过预设幅度的时间。

主轴温度是指数控机床主轴在运行时的温度，尤其在高精度加工和长时间运行的情况下，主轴在运行时会受热膨胀的影响，主轴温度的升高会导致主轴的尺寸变化，这种尺寸变化可能引起加工定位误差，从而影响加工精度；主轴温度过高会导致主轴部件的热变形，包括轴承座、主轴轴向等，热变形可能导致主轴的轴线偏移或不稳定，进而影响加工精度；主轴温度是基于温度传感器进行采集。

编码器是数控机床中常用的位置反馈装置，用于测量机床轴的位置和运动状态；编码器信息通过脉冲输出频率偏差值体现，脉冲输出频率偏差值为脉冲输出频率与预设脉冲输出频率的偏差值；其中预设脉冲输出频率是指根据加工要求和机床的特性设定的期望脉冲的输出频率。

编码器通过脉冲输出来反映轴的位置变化，监测脉冲输出频率可以判断编码器的工作稳定性和精度，编码器脉冲输出频率偏差值的大小对数控机床加工精度有着直接的影响；当编码器脉冲输出频率偏差值较小时，控制系统可以根据这些准确的位置信息进行精确的轴运动控制，从而实现较高的加工精度；然而，当编码器脉冲输出频率偏差值较大时，会导致控制系统无法准确地获取机床轴的位置信息，进而影响轴的运动控制，可能导致加工件的尺寸偏差、表面质量下降以及加工精度的不稳定性。

伺服电机信息：伺服电机信息通过控制响应时间体现，伺服电机的控制响应时间是指从接收到控制指令到实际轴运动的时间延迟；通过在伺服电机上安装传感器或利用外部测量设备，可以实时监测控制指令发送到伺服电机以及轴实际运动之间的时间延迟。这可以通过记录控制指令的发送时间和实际轴运动开始的时间来获得准确地控制响应时间。

较小的控制响应时间意味着伺服电机能够更快地响应控制指令，并更准确地实现所需的轴运动，这有助于减少运动的滞后和追随误差，提高加工精度和运动平滑度；如果伺服电机的控制响应时间较大，即延迟时间较长，可能会导致轴运动的不准确性和不稳定性，进而影响加工精度；其中，采集控制响应时间可以使用包括但不局限于以下方法进行采集：使用示波器来测量控制指令发送到伺服电机的时间和轴实际运动的时间；将一个通道连接到控制信号输入端，另一个通道连接到伺服电机的反馈信号，然后计算两个信号的时间差来确定控制响应时间。

将主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间通过归一化处理，计算机床加工精度评估系数，其表达式为：

式中，J、Ct、Cs、Zw、Mp、Kt分别为机床加工精度评估系数、超过预设的幅度的次数、未超过预设的幅度的时间、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间，主轴振动幅度比为α₁、α₂、α₃、α₄分别为主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间的预设比例系数，且α₁、α₂、α₃、α₄均大于0。

值得注意的是，本发明中所提到的脉冲输出频率偏差值为编码器的脉冲输出频率偏差值，所提到的控制响应时间为伺服电机的控制响应时间。

通过对主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值和控制响应时间进行归一化处理，计算机床加工精度评估系数，可以及时发现加工精度不佳的情况，并采取相应的措施进行优化和调整，当加工精度不佳时，可以根据具体因素进行针对性的改善措施，如减小主轴振动、控制主轴温度、调整编码器精度或优化伺服电机响应时间；可以发现潜在的问题和异常情况，避免加工精度问题的进一步恶化，减少生产中断和损失。

在步骤S2中，设定机床加工精度评估系数第一阈值和机床加工精度评估系数第二阈值，通过机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况。

当机床加工精度评估系数大于机床加工精度评估系数第二阈值，系统发出精度不佳预警信号，此时数控机床自身状态较差，且数控机床的加工精度存在较大问题，使得数控机床制造出的加工件会与预期加工件相差较大，从而数控机床制造出的加工件达不到生产标准，造成资源浪费；此时根据系统发出的精度不佳预警信号，安排专业技术人员对数控机床进行停机检修。

当机床加工精度评估系数小于等于机床加工精度评估系数第二阈值，且机床加工精度评估系数大于等于机床加工精度评估系数第一阈值；系统发出精度可修正信号，此时数控机床的加工精度存在较小的偏差，依然可能存在加工件达不到生产标准的情况，但由于数控机床大多具有实时补偿精度的功能，可以对加工精度进行实时补偿，故在系统发出精度正常信号时，采集实时补偿信息，通过实时补偿信息判断数控机床的实时补偿效果能否消除数控机床加工时存在的较小精度偏差。

实时补偿信息由补偿延迟时间体现，补偿延迟时间在实时补偿中是一个重要的考虑因素；补偿延迟时间指的是从检测到误差或变化发生到实际进行补偿的时间间隔；补偿延迟时间的增加会导致误差在补偿之前持续存在，从而对加工精度产生不利影响；较长的补偿延迟时间意味着数控机床无法及时纠正误差，可能导致加工件加工超出允许的尺寸范围。

一种采集补偿延迟时间的方法为：一些数控机床和实时补偿系统提供了内置的时间戳记录功能，可以直接获取补偿延迟时间。

设定补偿延迟时间阈值，当补偿延迟时间大于补偿延迟时间阈值，系统发出补偿不佳信号，此时数控机床实时补偿效果差，无法消除数控机床加工时存在的较小精度偏差；根据系统发出的补偿不佳信号，安排专业技术人员对数控机床的实时补偿功能相关的器件进行检修。

当补偿延迟时间小于等于补偿延迟时间阈值，系统发出补偿正常信号；此时数控机床实时补偿正常，能够及时消除数控机床加工时存在的较小精度偏差，无需采取措施。

当机床加工精度评估系数小于机床加工精度评估系数第一阈值，系统发出精度良好预警信号，此时数控机床自身状态良好，数控机床制造出的加工件会与预期加工件相差范围在允许范围内，数控机床制造出的加工件达到生产标准，无需采取措施。

为了对后续步骤进行更好的描述，将系统发出精度不佳预警信号、系统发出精度可修正信号且系统发出补偿不佳信号这两种场景下的数控机床标记为需要检修。

将系统发出精度可修正信号且系统发出补偿正常信号的场景下的数控机床标记为需要补偿。

将系统发出精度良好预警信号的场景下的数控机床标记为无需补偿。

其中，机床加工精度评估系数第一阈值小于机床加工精度评估系数第二阈值。

机床加工精度评估系数第一阈值和机床加工精度评估系数第二阈值是判断数控机床运行时的加工精度的评判参考标准，其具体的设定由专业领域的技术人员根据例如数控机床型号等因素进行设定。

补偿延迟时间阈值是判断补偿延迟时间阈值是否能够对加工精度进行有效补偿的一个参考标准，其设定的具体数值由专业领域内的技术人员根据实际情况进行设定。

通过机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，实时监控数控机床的加工精度状况，且通过采集实时补偿信息，并通过补偿延迟时间判断数控机床的实时补偿效果，可以提高数控机床的加工精度和稳定性，这有助于减少加工件的不合格率和重工率，提高生产效率，降低资源浪费。

在步骤S3中，筛除掉标记为需要检修的数控机床，对于标记为需要补偿和标记为无需补偿的数控机床，判断数控机床的加工精度趋势，以更好地对数控机床加工过程的加工精度进行监测。

在数控机床运行时，设定监测时间区间，在监测区间包括n个监测点，监测点之间的时间相等。

计算每个监测点的机床加工精度评估系数，若存在连续的m个监测点的机床加工精度评估系数都较上一个监测点的机床加工精度评估系数大，且此连续的m个监测点的机床加工精度评估系数的较上一个监测点的增量都大于增量阈值，系统发出预测加工精度不佳信号，此时的加工精度趋势不佳。

其中，n为正整数，m为小于等于n的正整数；且m的设定根据数控机床的型号以及使用年限等情况进行设定。

为了更好地说明，此处进行举例说明，例如n为10，m为4，连续的4个监测点的机床加工精度评估系数按时间顺序是从小到大，且每个检测点的增长量都大于增长量阈值，此时的加工精度趋势不佳。

增长量阈值的设定根据实际情况进行设定，例如数控机床型号。

通过加工精度趋势监测和预测提醒，可以及时发现加工精度趋势不佳的情况，提前采取措施进行调整和干预，避免不合格的加工件的产生，提高生产效率和产品质量。

在步骤S4中，在系统发出预测加工精度不佳信号时，根据加工件的重要程度控制数控机床的运行。

加工件分为重要加工件和普通加工件，重要加工件和普通加工件可以根据诸多因素进行划分，本发明采用单个加工件的生产成本进行划分，设定生产区分成本，当生产成本大于生产区分成本，则该加工件为重要加工件，反之为普通加工件；生产区分成本由企业考虑实际情况进行设定。

当系统发出预测加工精度不佳信号，若为重要加工件，停止该数控机床运行，并安排专业技术对数控机床进行精度评估以及检修。

当系统发出预测加工精度不佳信号，若为普通加工件，保持该数控机床运行，在生产出在系统发出预测加工精度不佳信号时生产的加工件后，对该加工件进行测量，判断加工件是否达到生产标准；若达到，无需采取措施，若加工件没有达到生产标准，停止该数控机床运行，并安排专业技术对数控机床进行精度评估以及检修。

在数控机床运行时，若加工精度趋势不佳的情况下。若重要加工件继续加工，容易造成资源浪费，对企业的经济效益影响较大，所以要停止该数控机床运行；若普通加工件立即停止该数控机床的运行，相较于普通加工件的生产成本，数控机床开关机的电力浪费更为重要。

通过系统发出的预测加工精度不佳信号，及时停止数控机床的运行，并安排专业技术人员进行精度评估和检修，通过区分重要加工件和普通加工件，灵活控制数控机床的运行，并及时进行精度评估和检修，有效防止加工精度问题进一步扩大，最大限度地保护重要加工件的质量，优化经济效益，并减少资源浪费。

实施例2

本发明实施例2与实施例1的区别在于，本实施例是对一种数控机床加工精度监测系统进行介绍。

图2给出了本发明一种数控机床加工精度监测系统的结构示意图，一种数控机床加工精度监测系统，包括数据处理模块以及与数据处理模块通讯连接的数据采集模块、加工精度判断模块、补偿效果判断模块、加工精度趋势判断模块以及机床运行控制模块。

数据采集模块采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息，将主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息发送至数据处理模块，数据处理模块计算机床加工精度评估系数。

加工精度判断模块根据机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况。

数据采集模块采集实时补偿信息，将实时补偿信息发送至数据处理模块，数据处理模块处理得到补偿延迟时间。

补偿效果判断模块根据补偿延迟时间和补偿延迟时间阈值的比较，判断补偿效果。

加工精度趋势判断模块通过数据采集模块采集的n个监测点的机床加工精度评估系数，经过数据处理模块计算，判断加工精度趋势。

机床运行控制模块在系统发出预测加工精度不佳信号时，根据加工件的重要程度对数控机床的运行进行控制。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数以及阈值选取由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-on ly memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息，由主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息计算机床加工精度评估系数；

步骤S2：通过机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况，并对数控机床进行标记；

步骤S3：筛除标记为需要检修的数控机床，判断数控机床的加工精度趋势；

步骤S4：根据加工件的重要程度以及数控机床的加工精度趋势，控制数控机床的运行。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于：在步骤S1中，主轴状态信息通过主轴振动幅度比和主轴温度体现；

主轴振动幅度比为一段时间内，超过预设的幅度的次数与未超过预设的幅度的时间的比值；编码器信息通过脉冲输出频率偏差值体现；伺服电机信息通过控制响应时间体现。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于：将主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间通过归一化处理，计算机床加工精度评估系数，其表达式为：

式中，J、Ct、Cs、Zw、Mp、Kt分别为机床加工精度评估系数、超过预设的幅度的次数、未超过预设的幅度的时间、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间，主轴振动幅度比为α₁、α₂、α₃、α₄分别为主轴振动幅度比、主轴温度、脉冲输出频率偏差值以及控制响应时间的预设比例系数，且α₁、α₂、α₃、α₄均大于0。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于：在步骤S2中，设定机床加工精度评估系数第一阈值和机床加工精度评估系数第二阈值；当机床加工精度评估系数大于机床加工精度评估系数第二阈值，系统发出精度不佳预警信号，根据系统发出的精度不佳预警信号；

当机床加工精度评估系数小于等于机床加工精度评估系数第二阈值，且机床加工精度评估系数大于等于机床加工精度评估系数第一阈值；系统发出精度可修正信号，采集实时补偿信息；

实时补偿信息由补偿延迟时间体现，设定补偿延迟时间阈值，当补偿延迟时间大于补偿延迟时间阈值，系统发出补偿不佳信号；当补偿延迟时间小于等于补偿延迟时间阈值，系统发出补偿正常信号；

当机床加工精度评估系数小于机床加工精度评估系数第一阈值，系统发出精度良好预警信号；

将系统发出精度不佳预警信号、系统发出精度可修正信号且系统发出补偿不佳信号这两种场景下的数控机床标记为需要检修；

将系统发出精度可修正信号且系统发出补偿正常信号的场景下的数控机床标记为需要补偿；

将系统发出精度良好预警信号的场景下的数控机床标记为无需补偿。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于：在步骤S3中，设定监测时间区间，在监测区间包括n个监测点，监测点之间的时间相等；

计算每个监测点的机床加工精度评估系数，若存在连续的m个监测点的机床加工精度评估系数都较上一个监测点的机床加工精度评估系数大，且此连续的m个监测点的机床加工精度评估系数的较上一个监测点的增量都大于增量阈值，系统发出预测加工精度不佳信号；

其中，n为正整数，m为小于等于n的正整数。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于：在步骤S4中，在系统发出预测加工精度不佳信号时，根据加工件的重要程度控制数控机床的运行；

加工件分为重要加工件和普通加工件，

当系统发出预测加工精度不佳信号，若为重要加工件，停止该数控机床运行，并安排专业技术对数控机床进行精度评估以及检修；

当系统发出预测加工精度不佳信号，若为普通加工件，保持该数控机床运行，在生产出在系统发出预测加工精度不佳信号时生产的加工件后，对该加工件进行测量判断加工件是否达到生产标准；若加工件没有达到生产标准，停止该数控机床运行，并安排专业技术对数控机床进行精度评估以及检修。

7.一种数控机床加工精度监测系统，用于实现权利要求1-6任一项所述的一种数控机床加工精度监测方法，其特征在于：包括数据处理模块以及与数据处理模块通讯连接的数据采集模块、加工精度判断模块、补偿效果判断模块、加工精度趋势判断模块以及机床运行控制模块；

数据采集模块采集主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息，将主轴状态信息、编码器信息以及伺服电机信息发送至数据处理模块，数据处理模块计算机床加工精度评估系数；

加工精度判断模块根据机床加工精度评估系数和机床加工精度评估系数第一阈值、机床加工精度评估系数第二阈值的比较，判断数控机床的加工精度状况；

数据采集模块采集实时补偿信息，将实时补偿信息发送至数据处理模块，数据处理模块处理得到补偿延迟时间；

补偿效果判断模块根据补偿延迟时间和补偿延迟时间阈值的比较，判断补偿效果；

加工精度趋势判断模块通过数据采集模块采集的n个监测点的机床加工精度评估系数，经过数据处理模块计算，判断加工精度趋势；

机床运行控制模块在系统发出预测加工精度不佳信号时，根据加工件的重要程度对数控机床的运行进行控制。