一种机床热误差可补偿性的评估方法

本发明涉及机床热误差补偿领域，尤其涉及一种机床热误差可补偿性的评估方法。

背景技术：

1、机床热误差涉及到多个因素，热误差是由温度变化对机床轴的运行精度造成的影响，而温度变化通常由环境温度变化、刀具发热传导、电机发热传导、传动链运动发热、液压润滑油温的变化等引起。

2、在实际应用中，误差补偿技术分为直接补偿和间接补偿两类，直接补偿一般通过间接测量以及补偿位移大小进行补偿，虽然使用并不困难，但会停止切削过程，降低工作效率，间接补偿需要知道设计热误差模型以及传感器反馈数值来明确实时状态，进而进行误差补偿。

3、可见热误差的补偿过程复杂，补偿效果不易把握，往往费时费力，而实际功效有限，事实上，有关机床的热误差能否补偿等问题属于前瞻性工作，换言之，即便补偿手段或者模型非常先进，如果机床本身结构等缘故，补偿效果也不尽人意。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种机床热误差可补偿性的评估方法，用于间接评估机床热误差是否可以补偿，用来减少机床补偿过程中的“无用功”，一旦评估机床的可补偿性差，可以放弃后续热误差辨识及补偿等工序，转变思路，更换机床重要部件以改善加工精度。

2、为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种机床热误差可补偿性的评估方法，包括如下步骤：

3、步骤一、数据无量纲化处理：消除不同量纲对数据序列的影响，将所有数据序列转化为具有相同量纲的数列；

4、步骤二、确定参考数列和比较数列：参考数列是系统中的行为结果，比较数列是可能影响系统行为的因素；

5、步骤三、计算关联系数：根据灰色关联分析的基本原理，通过比较参考数列与比较数列的差值大小，计算出各比较数列与参考数列的关联系数；关联系数的取值范围在0到1之间，越接近1表示关联程度越高，具体计算公式如下：

6、

7、

8、其中，a和b是数列中的最小值和最大值，x0(k)是参考列的数值，xi(k)对应比较列的数值；

9、关联系数计算公式：

10、其中，p是分辨系数，取值在[0,1]之间，一般取值0.5；

11、步骤四、关联系数转换为权重：每个比较列有多个数值，设置这些值为αi1,αi2…αin，其中i表示有多少比较列，n表示比较列自身有多少列，对(αi1,αi2…αin)分别求平均，从而定义为各比较列数据形式下参数的权重；

12、步骤五、针对同一型号机床依据不同工况开展正交实验方案设计，即针对不同工况，多次开展热误差实验，从而得到多次比较列参数的权重，不同实验背景下，可以求取各比较列参数的总体均值和方差，进而制定正态分布表，确定置信度，一般认为置信度越大，参数表述越准确，则该参数能够更准确的用来评估热误差是否可补充的模型。步骤六，以上述方法筛选后的参数参与机床是否可补偿评估。

13、优选的，步骤一中，均值、均方根、极值都是数据的无量纲处理手段。

14、优选的，欧式距离、曼哈顿形状距离和、余弦相似度三个指标所对应的数列构成比较数列，参考数列是机床转动轴总的伸长量。

15、优选的，欧式距离：

16、其中，xi对应每次实验测点当前时间的位置量,yi对应另一测点当前时间的位置量。

17、优选的，曼哈顿形状距离,定义形状正趋势为1，负趋势为-1，即是说趋势相同则为1，趋势相反则为-1：

18、|y2-y1|+|y3-y2|+...

19、其中，yi的取值，正趋势时，值为+1，负趋势时，值为-1。

20、优选的，余弦相似度：

21、

22、其中，a和b是两个向量，θ是它们之间的夹角，a·b表示两个向量的点积，∣a∣和∣b∣分别表示两个向量的模长。

23、本发明的技术效果为：欧式距离、曼哈顿形状距离和、余弦相似度构成比较数列，机床转动轴总的伸长量为参考数列，通过二者之间的关系系数，间接评估机床热误差是否可以补偿，用来减少机床补偿过程中的“无用功”，一旦评估机床的可补偿性差，可以放弃后续热误差辨识及补偿等工序，转变思路，更换机床重要部件以改善加工精度。

技术特征：

1.一种机床热误差可补偿性的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利1所述的一种机床热误差可补偿性的评估方法，其特征在于，步骤一中，均值、均方根、极值都是数据的无量纲处理手段。

3.根据权利1所述的一种机床热误差可补偿性的评估方法，其特征在于，欧式距离、曼哈顿形状距离和、余弦相似度三个指标所对应的数列构成比较数列，参考数列是机床转动轴总的伸长量。

4.根据权利3所述的一种机床热误差可补偿性的评估方法，其特征在于，欧式距离：

5.根据权利3所述的一种机床热误差可补偿性的评估方法，其特征在于，曼哈顿形状距离,定义形状正趋势为1，负趋势为-1，即是说趋势相同则为1，趋势相反则为-1：

6.根据权利3所述的一种机床热误差可补偿性的评估方法，其特征在于，余弦相似度：

技术总结本发明涉及一种机床热误差可补偿性的评估方法，从实验中找到对比数列和参考数列，并对数据无量纲化处理，计算关联系数，将关联系数转换为权重，针对同一型号机床依据不同工况开展正交实验方案设计，求取各比较列参数的总体均值和方差，进而制定正态分布表，确定置信度，间接评估机床热误差是否可以补偿，用来减少机床补偿过程中的“无用功”，一旦评估机床的可补偿性差，可以放弃后续热误差辨识及补偿等工序，转变思路，更换机床重要部件以改善加工精度。技术研发人员：张丽娟,张斐,尹玲受保护的技术使用者：东莞理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/18