一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法及系统与流程

本发明属于数控机床热变化敏感区识别，更具体地，涉及一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法及系统。

背景技术：

1、数控机床核心部件的热变化敏感区识别是一个重要的研究领域。数控机床通常包括许多关键部件，如主轴、导轨、伺服驱动系统等，这些部件在加工过程中会因为高速运动和高温环境而受到热变化的影响。

2、随着制造业的发展，对加工机床精度的要求不断提高，温度对机床精度的影响越发显著。传统的常用方法为：1、强制冷却。缺点：需增加大功率空调费用高；有冷却液泄露损坏机床风险；冷却能耗大；传感器布置困难造成的控制不精确等。2、经验数据库方法，对机床进行大量测试，将测试数据编辑成样本，现实生产中采集数据对照样本，机床更改坐标适应不同温度。缺点：前期样本工作量巨大，耗费时间长，样本需要通过现场使用的验证才能生效等。

3、传感技术的应用：使用温度传感器、应变传感器等传感器技术，实时监测关键部件的温度和变形情况。这些传感器可以提供实时的数据，帮助运维人员和工程师了解机床运行时的热变化状况。

4、数据采集与分析：利用数据采集系统，收集大量运行数据。通过数据分析和处理，可以识别出机床在不同工况下的热变化敏感区域，帮助优化加工参数和提高机床性能。

5、但是现有技术中，并没有一种技术方案能够智能且准确的识别数控机床核心部件热变化敏感区。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提出一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法，包括：

2、获取数控机床核心部件在时间t时在坐标(x，y，z)处的部件信息，其中，所述部件信息包括：在坐标(x，y，z)处的温度梯度、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料热导率、在坐标(x，y，z)处核心部件的热膨胀系数、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料密度、在坐标(x，y，z)处核心部件的比热容和在坐标(x，y，z)处核心部件的温度；

3、设置热变化敏感区确定模型，并根据所述部件信息，计算时间t时数控机床核心部件在坐标(x，y，z)处的热变化敏感度，将所述热变化敏感度与预设敏感度阈值进行对比，将大于等于所述预设敏感度阈值的所述热变化敏感度相对应的区域，确定为核心部件的热变化敏感区。

4、进一步的，所述热变化敏感区确定模型包括：

5、

6、其中，s(x，y，z，t)为时间t时数控机床核心部件在坐标(x，y，z)处的热变化敏感度，为在坐标(x，y，z)处的温度梯度，k为在坐标(x，y，z)处核心部件的材料热导率，α为在坐标(x，y，z)处核心部件的热膨胀系数，ρ为在坐标(x，y，z)处核心部件的材料密度，c为在坐标(x，y，z)处核心部件的比热容，β为关于时间变化率的系数，表示温度随时间变化的速度对热变化敏感度的影响，t为在坐标(x，y，z)处核心部件的温度，γ为关于空间曲率的系数，表示温度梯度的空间变化对热变化敏感度的影响。

7、进一步的，所述关于时间变化率的系数β包括：

8、

9、进一步的，所述关于空间曲率的系数γ包括：

10、

11、进一步的，所述数控机床核心部件包括：伺服电机、进给轴、主轴、用于驱动刀具进行切削的旋转部件和数控系统中的芯片。

12、本发明还提出一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定系统，包括：

13、获取数据模块，用于获取数控机床核心部件在时间t时在坐标(x，y，z)处的部件信息，其中，所述部件信息包括：在坐标(x，y，z)处的温度梯度、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料热导率、在坐标(x，y，z)处核心部件的热膨胀系数、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料密度、在坐标(x，y，z)处核心部件的比热容和在坐标(x，y，z)处核心部件的温度；

14、确定敏感区模块，用于设置热变化敏感区确定模型，并根据所述部件信息，计算时间t时数控机床核心部件在坐标(x，y，z)处的热变化敏感度，将所述热变化敏感度与预设敏感度阈值进行对比，将大于等于所述预设敏感度阈值的所述热变化敏感度相对应的区域，确定为核心部件的热变化敏感区。

15、进一步的，所述热变化敏感区确定模型包括：

16、

17、其中，s(x，y，z，t)为时间t时数控机床核心部件在坐标(x，y，z)处的热变化敏感度，为在坐标(x，y，z)处的温度梯度，k为在坐标(x，y，z)处核心部件的材料热导率，α为在坐标(x，y，z)处核心部件的热膨胀系数，ρ为在坐标(x，y，z)处核心部件的材料密度，c为在坐标(x，y，z)处核心部件的比热容，β为关于时间变化率的系数，表示温度随时问变化的速度对热变化敏感度的影响，t为在坐标(x，y，z)处核心部件的温度，γ为关于空间曲率的系数，表示温度梯度的空间变化对热变化敏感度的影响。

18、进一步的，所述关于时间变化率的系数β包括：

19、

20、进一步的，所述关于空间曲率的系数γ包括：

21、

22、进一步的，所述数控机床核心部件包括：伺服电机、进给轴、主轴、用于驱动刀具进行切削的旋转部件和数控系统中的芯片。

23、通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

24、本发明获取数控机床核心部件在时间t时在坐标(x，y，z)处的部件信息，其中，所述部件信息包括：在坐标(x，y，z)处的温度梯度、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料热导率、在坐标(x，y，z)处核心部件的热膨胀系数、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料密度、在坐标(x，y，z)处核心部件的比热容和在坐标(x，y，z)处核心部件的温度；设置热变化敏感区确定模型，并根据所述部件信息，计算时间t时数控机床核心部件在坐标(x，y，z)处的热变化敏感度，将所述热变化敏感度与预设敏感度阈值进行对比，将大于等于所述预设敏感度阈值的所述热变化敏感度相对应的区域，确定为核心部件的热变化敏感区。本发明通过以上技术方案，能够自动且精准的识别出数控机床核心部件热变化敏感区，从而有针对性的进行温度控制。

技术特征：

1.一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法，其特征在于，所述热变化敏感区确定模型包括：

3.如权利要求2所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法，其特征在于，所述关于时间变化率的系数β包括：

4.如权利要求2所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法，其特征在于，所述关于空间曲率的系数γ包括：

5.如权利要求1所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法，其特征在于，所述数控机床核心部件包括：伺服电机、进给轴、主轴、用于驱动刀具进行切削的旋转部件和数控系统中的芯片。

6.一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定系统，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定系统，其特征在于，所述热变化敏感区确定模型包括：

8.如权利要求7所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定系统，其特征在于，所述关于时间变化率的系数β包括：

9.如权利要求7所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定系统，其特征在于，所述关于空间曲率的系数γ包括：

10.如权利要求6所述的一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定系统，其特征在于，所述数控机床核心部件包括：伺服电机、进给轴、主轴、用于驱动刀具进行切削的旋转部件和数控系统中的芯片。

技术总结本发明公开一种数控机床核心部件热变化敏感区的确定方法及系统，该方法包括：获取数控机床核心部件在时间t时在坐标(x，y，z)处的部件信息，其中，所述部件信息包括：在坐标(x，y，z)处的温度梯度、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料热导率、在坐标(x，y，z)处核心部件的热膨胀系数、在坐标(x，y，z)处核心部件的材料密度、在坐标(x，y，z)处核心部件的比热容和在坐标(x，y，z)处核心部件的温度；设置热变化敏感区确定模型，并根据所述部件信息，计算时间t时数控机床核心部件在坐标(x，y，z)处的热变化敏感度，将所述热变化敏感度与预设敏感度阈值进行对比，将大于等于所述预设敏感度阈值的所述热变化敏感度相对应的区域，确定为核心部件的热变化敏感区。技术研发人员：朱磊,张鹏魁,周培明,王楠,吴福受保护的技术使用者：东风设备制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11