本發(fā)明屬于數(shù)控機床精度維護(hù)領(lǐng)域，具體涉及了一種基于大數(shù)據(jù)的機床產(chǎn)品多權(quán)值融合的幾何精度維護(hù)方法。
背景技術(shù)：
：數(shù)控機床幾何精度維護(hù)，是指以機床的技術(shù)特征為依據(jù)，對其組成件的幾何精度進(jìn)行維護(hù)以使機床加工精度重新滿足要求的技術(shù)手段。典型的機床幾何精度維護(hù)方式有修復(fù)性維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)。修復(fù)性維護(hù)是生產(chǎn)廠家通過對機加工產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測，當(dāng)產(chǎn)品精度不能達(dá)到標(biāo)稱值后，使機床恢復(fù)到能執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)所實施的維護(hù)。這種維護(hù)方式的優(yōu)勢在于實現(xiàn)了對機床壽命的完整利用。缺點在于事先對機床的精度狀態(tài)沒有充分的掌握和估計，往往造成應(yīng)急性停機停產(chǎn)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。另外，廠家很難對這種突發(fā)情況做出充分準(zhǔn)備，維護(hù)時間長，維護(hù)成本高，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。預(yù)防性維護(hù)是生產(chǎn)廠家根據(jù)預(yù)定的進(jìn)度計劃，根據(jù)使用經(jīng)驗和統(tǒng)計資料，規(guī)劃出相應(yīng)的維修程序，每隔一段時間就進(jìn)行一次維修，對設(shè)備中某些關(guān)鍵零部件進(jìn)行更換或修復(fù)，以防止其發(fā)生故障。其優(yōu)勢在于能夠使維修工作在有計劃、有準(zhǔn)備的情況下進(jìn)行。缺點在于，預(yù)防性維護(hù)基于系統(tǒng)內(nèi)主要零部件發(fā)生故障時間的統(tǒng)計分布來確定維修周期，難以排除偶然性故障的影響，往往會造成維修次數(shù)過多或機床失修，不能完全符合實際需求。因此，科學(xué)合理地制定數(shù)控機床的幾何精度維護(hù)方案，保證其在工作期間的加工精度對提高生產(chǎn)效率、降低加工成本具有重要的意義。數(shù)控機床的加工精度主要受機床零部件的幾何誤差、熱誤差、載荷誤差、伺服誤差等影響，其中，幾何誤差是指機床各部件的實際位置和姿態(tài)與設(shè)計的偏差。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在機床精度退化模型和維護(hù)周期的優(yōu)化上做了大量的工作，取得了不少的成果。機床加工精度的失效是各部件的精度退化和突發(fā)故障的耦合過程。一方面，各部件的運動精度會隨著時間推移由于振動、磨損、潤滑等因素逐漸降低，周期性維護(hù)可防止精度退化造成的加工精度失效；另一方面，沖擊等突發(fā)故障會使相關(guān)機床部件的運動精度出現(xiàn)斷崖式下降，突發(fā)故障造成的加工精度失效是現(xiàn)有精度維護(hù)模型所難以預(yù)測的。因此，現(xiàn)有維護(hù)方案大多采用逐級排查、逐項校核的方法，往往造成效率低下、過程繁瑣、成本高昂等。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決
背景技術(shù)：
中存在的問題，本發(fā)明的目的是提出了一種基于大數(shù)據(jù)的機床產(chǎn)品多權(quán)值融合的幾何精度維護(hù)方法，能夠降低維護(hù)頻率、減少盲目維護(hù)、提高維護(hù)效率、降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是具體包含以下內(nèi)容：步驟一：根據(jù)數(shù)控機床結(jié)構(gòu)特點，將目標(biāo)機床分解成各功能部件，針對功能部件中具有的各種工件，對每一種工件下同一批次的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，建立機床加工的空間誤差模型；步驟二：根據(jù)機床產(chǎn)品大數(shù)據(jù)，由機床加工的空間誤差模型建立機床加工精度最大失效模型，用機床加工精度最大失效模型對機床產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，獲得幾何精度項的精度影響權(quán)值；步驟三：再通過機床歷史維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得各幾何精度項的修配成本權(quán)值；機床歷史維護(hù)數(shù)據(jù)屬于機床產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分，是已知數(shù)據(jù)。步驟四：將精度影響權(quán)值和修配成本權(quán)值進(jìn)行多權(quán)值融合分析形成目標(biāo)機床幾何精度維護(hù)方案。如圖1所示，所述方法的具體步驟為：步驟一：根據(jù)機床自身的布局結(jié)構(gòu)和傳動關(guān)系獲得機床各功能部件之間的低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雅可比旋量計算獲得機床各功能部件的運動傳遞因子，根據(jù)運動傳遞因子計算獲得運動傳遞函數(shù)，由運動傳遞因子建立獲得機床加工的空間誤差模型。步驟三：根據(jù)機床歷史維護(hù)數(shù)據(jù)中的維護(hù)成本數(shù)據(jù)計算獲得幾何精度項的修配成本權(quán)值；步驟四：結(jié)合修配成本權(quán)值和精度影響權(quán)值計算獲得幾何精度項的維護(hù)決策權(quán)值，重排獲得目標(biāo)機床的幾何精度維護(hù)目標(biāo)矢量，形成目標(biāo)機床幾何精度維護(hù)方案。所述步驟一具體為：1.1)根據(jù)機床運動鏈建立由低序體序列描述的機床低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：由各功能部件的相互運動關(guān)系獲得機床運動鏈，根據(jù)機床運動鏈建立獲得機床的低序體序列，由低序體序列描述低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.2)計算各個功能部件運動的運動傳遞因子：1.3)計算獲得理想運動傳遞函數(shù)和誤差運動傳遞函數(shù)；1.4)建立基于雅可比旋量表示的機床加工的空間誤差模型，采用以下公式表示：g＝(gwt*·r-gwt·r)其中，r為理想刀具切削點在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，gwt與gwt*分別表示理想運動傳遞函數(shù)和誤差運動傳遞函數(shù)。所述的步驟1.2)中的機床功能部件的運動傳遞因子由下式計算獲得：其中，e為自然對數(shù)底，ξ為功能部件運動的雅克比旋量，符號“^”表示該雅可比旋量的反對稱矩陣；k為運動傳遞系數(shù)，θ為描述功能部件運動大小的六維矢量。上述雅克比旋量ξ具體采用以下公式計算：ξ＝(p,q)t其中，q表示功能部件圍繞旋轉(zhuǎn)軸正方向旋轉(zhuǎn)的單位矢量，q＝[qx,qy,qz]t；p表示功能部件沿軸方向運動的矢量，p＝-q×q；q為機床參考系原點到旋轉(zhuǎn)軸上任意一點的矢量。其中，功能部件運動大小的六維矢量θ表示為：θ＝(θt,θo)其中，θt為功能部件平移運動的描述，θt＝(θx,θy,θz)，θx,θy,θz分別為功能部件沿全局坐標(biāo)系x、y、z軸平移運動的大??；θo為功能部件旋轉(zhuǎn)運動的描述，θo＝(θa,θb,θc)，θa,θb,θc分別為功能部件繞全局坐標(biāo)系的x、y、z軸旋轉(zhuǎn)運動的大小。所述的步驟1.3)中的理想運動傳遞函數(shù)和誤差運動傳遞函數(shù)具體計算如下：a、當(dāng)機床各傳動軸運動未出現(xiàn)誤差時，采用以下公式計算獲得機床切削加工的理想運動傳遞函數(shù)：其中，n為機床的運動部件數(shù)目；s1～sn為機床低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，功能部件依次從工件到刀具的編號；gi(θi)為第i個功能部件(1≤i≤n)的運動傳遞因子，由步驟一中1.2)g(θ)的計算給出。b、當(dāng)機床各傳動軸運動出現(xiàn)誤差時，采用以下公式計算獲得機床切削加工的誤差運動傳遞函數(shù)：其中，n為機床的運動部件數(shù)目；s1～sn為機床低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，功能部件依次從工件到刀具的編號；gi*(θi)為描述第i個功能部件(1≤i≤n)的包含誤差的運動傳遞因子；包含誤差的運動傳遞因子gi*(θi)采用以下公式計算：其中，k為運動傳遞系數(shù)，ξ為功能部件運動的雅克比旋量，符號“^”表示該雅可比旋量的反對稱矩陣；ξ為功能部件運動的雅克比旋量的反對稱矩陣ξ*采用以下公式計算：ξ*＝(p*,q*)t其中，p*表示功能部件沿包含誤差的軸方向運動的矢量，p*＝-q*×q，q由步驟一中的1.2)給出；q*表示功能部件圍繞旋轉(zhuǎn)軸包含誤差的正方向旋轉(zhuǎn)的單位矢量，q*＝[q*x,q*y,q*z]t＝[qx+εx,qy+εy,qz+εz]t，εx、εy、εz為功能部件旋轉(zhuǎn)軸沿x、y、z軸偏移的距離，與各實際軸與理想軸的各方向平行度精度有關(guān)。θ*為描述功能部件包含誤差的運動大小的6維矢量，并與功能部件運動大小的六維矢量θ計算方式相同，表示為：θ*＝(θ*t,θ*o)其中，θ*t為功能部件平移運動的描述，θ*t＝(θ*x,θ*y,θ*z)＝(θx+δx,θy+δy,θz+δz)，θx,θy,θz由步驟一中的1.2)給出，δx、δy、δz為功能部件沿x、y、z軸平移的精度項；θ*o為功能部件旋轉(zhuǎn)運動的描述，θ*o＝(θ*a,θ*b,θ*c)＝(θa+δa,θb+δb,θc+δc)，θa,θb,θc由步驟一中1.2給出，δa、δb、δc為功能部件繞a、b、c軸旋轉(zhuǎn)的精度項。其中，x、y、z軸分別是機床的x、y、z軸線性進(jìn)給部件，a、b、c軸分別是機床的a、b、c軸回轉(zhuǎn)進(jìn)給部件。所述步驟二具體為：2.1)建立以下公式表示的機床加工精度失效模型f(x1,x2,…,xm)：機床加工精度失效模型是描述機床加工精度失效在刀具端運動的主要位移關(guān)于機床各部件精度項(x1,x2,…,xm)的函數(shù)，具體采用以下過程進(jìn)行分析、計算：其中，g為步驟一中所求得的機床加工的空間誤差模型，m為機床精度項的總項數(shù)。矢量τd表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下關(guān)鍵精度a的尺寸精度測量方向，矢量τs表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下形狀精度測量方向，矢量τp表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下位置精度測量方向；δd、δs和δp分別表示關(guān)鍵精度a的尺寸精度殘余誤差、形狀精度殘余誤差和位置精度殘余誤差。機床的加工性能往往體現(xiàn)在機加工產(chǎn)品上。根據(jù)誤差理論，產(chǎn)品特征的精度包含該特征的尺寸精度、形狀精度和位置精度。合格的機床加工出來的產(chǎn)品，其關(guān)鍵特征的精度往往滿足要求，而精度失效的機床往往加工出某些特征精度失效的產(chǎn)品。因此，機加工產(chǎn)品的關(guān)鍵特征的精度狀況反映了機床的精度狀況。殘余誤差δd、δs和δp分別采用以下公式計算：其中，為關(guān)鍵精度a的標(biāo)稱尺寸精度，為關(guān)鍵精度a的標(biāo)稱形狀精度，為關(guān)鍵精度a的標(biāo)稱位置精度，d1,d2,…,dn表示各個產(chǎn)品的尺寸精度，s1,s2,…,sn表示各個產(chǎn)品的形狀精度，p1,p2,…,pn表示各個產(chǎn)品的位置精度，n為同一種工件同一批次下的產(chǎn)品總數(shù)，i為同一種工件同一批次下的產(chǎn)品序數(shù)；2.2)根據(jù)上述機床加工精度最大失效模型，采用以下過程計算獲得各精度項的精度影響權(quán)值：精度項xi的精度影響權(quán)值表示為參數(shù)xi對f(x)單獨影響度si和與其他所有參數(shù)的耦合影響度sij之和：其中，si表示參數(shù)xi對f(x)的單獨影響度，sij代表精度項xi,xj對f(x)的耦合影響度，j為獨立的循環(huán)變量，代表從1到n中任一值。具體實施中，機床加工精度最大失效模型用如下二階方差展開表示：其中，f0表示f(x)的均值，fi(xi)表示f(x)對參數(shù)xi的一階偏方差，fij(xi,xj)表示f(x)對參數(shù)xi和xj的二階偏方差。所述步驟三具體為：根據(jù)機床歷史維護(hù)數(shù)據(jù)采用以下公式計算獲得各幾何精度項的修配成本權(quán)值mti：其中，k表示歷史維護(hù)的次數(shù)，cij表示幾何精度項i在第j次維護(hù)中成本，eij表示幾何精度項xi在第j次維護(hù)時調(diào)整的幾何精度大小。此處的j為獨立的循環(huán)變量。所述步驟四具體為：4.1)綜合精度影響權(quán)值和修配成本權(quán)值，采用以下公式計算獲得幾何精度項xi的維護(hù)決策權(quán)值sti：其中，αj和βm分別表示參數(shù)xi的精度影響權(quán)值和修配成本權(quán)值的多權(quán)值融合系數(shù)；4.2)將各精度項按維護(hù)決策權(quán)值大小順序進(jìn)行排列，按照精度維護(hù)目標(biāo)矢量中的維護(hù)決策權(quán)值順序，依次將各幾何精度項進(jìn)行修配。本發(fā)明通過結(jié)合大數(shù)據(jù)分析對數(shù)控機床的精度維護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，從根本上解決生產(chǎn)企業(yè)對數(shù)控機床進(jìn)行周期性維護(hù)時，難以明確失效幾何精度項的困難，為機床的精度維護(hù)提供了明確指導(dǎo)，降低了精度維護(hù)的盲目性，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明能夠通過多權(quán)值融合進(jìn)行機床產(chǎn)品的幾何精度維護(hù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)的精度維護(hù)方式中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命長、維修成本高的技術(shù)問題，能夠降低維護(hù)頻率、提高維護(hù)效率、降低生產(chǎn)成本，應(yīng)用廣泛，具有重要的工程意義。附圖說明圖1是本發(fā)明的主流程圖；圖2是本發(fā)明的實施例的vtm200f五軸車銑復(fù)合中心結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中：0、床身，1、y軸進(jìn)給部件，2、c軸進(jìn)給部件，3、b軸進(jìn)給部件，4、x軸進(jìn)給部件，5、z軸進(jìn)給部件，6、立柱；圖3是本發(fā)明中幾何精度項的精度影響權(quán)值示意圖；圖4是本發(fā)明中精度維護(hù)方案與現(xiàn)有方案對指定特征圓心位置精度影響對比示意圖；圖5是本發(fā)明中精度維護(hù)方案與現(xiàn)有方案對指定特征半徑尺寸精度影響對比示意圖；圖6是本發(fā)明中精度維護(hù)方案與現(xiàn)有方案對指定特征圓度影響對比示意圖；圖7是本發(fā)明實施例的功能部件的運動鏈關(guān)系圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的實施例及其實施過程如下：步驟一：根據(jù)機床自身的布局結(jié)構(gòu)和傳動關(guān)系獲得機床各功能部件之間的低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雅可比旋量計算獲得機床各功能部件的運動傳遞因子，根據(jù)運動傳遞因子計算獲得運動傳遞函數(shù)，由運動傳遞因子建立獲得機床加工的空間誤差模型。其中的機床自身的布局結(jié)構(gòu)和傳動關(guān)系均由機床產(chǎn)品大數(shù)據(jù)中獲取得到。1.1)根據(jù)機床運動鏈建立由低序體序列描述的機床低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：根據(jù)數(shù)控機床結(jié)構(gòu)特點，具體實施中可將目標(biāo)機床分解成各功能部件。典型機床功能部件有工作臺、各進(jìn)給系統(tǒng)、床身、刀具主軸、刀具等。由各功能部件的相互運動關(guān)系獲得機床運動鏈，根據(jù)機床運動鏈建立獲得機床的低序體序列，由低序體序列描述低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實施例中，五軸車銑復(fù)合中心vtm200f的主要功能部件如圖2所示，包括床身0、y軸進(jìn)給部件1、c軸進(jìn)給部件2、b軸進(jìn)給部件3、x軸進(jìn)給部件4、z軸進(jìn)給部件5和立柱6，其中x軸是沿全局坐標(biāo)系x方向的機床線性進(jìn)給軸，y軸是沿全局坐標(biāo)系y方向的機床線性進(jìn)給軸，z軸是沿全局坐標(biāo)系z方向的機床線性進(jìn)給軸，b軸是繞全局坐標(biāo)系y方向的機床回轉(zhuǎn)進(jìn)給軸，c軸是繞全局坐標(biāo)系z方向的機床回轉(zhuǎn)進(jìn)給軸。上述功能部件的運動鏈關(guān)系如圖7所示，以此構(gòu)建基于機床的全局坐標(biāo)系，全局坐標(biāo)系是在機床參考系上，用于機床和工件之間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。實施例低序體序列例子如表1所示。表1五軸車銑復(fù)合中心vtm200f各部件低序體陣列表1中，l0(i)～l6(i)分別表示第i個部件0階～6階低序體的序號，表中的數(shù)字對應(yīng)表示附圖2中各功能部件。例如，l2(5)＝0表示功能部件z軸的二階低序體為床身。類似地，得到將所有功能部件的低序體序列后組成低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.2)計算各個功能部件運動的運動傳遞因子：機床功能部件的運動傳遞因子由下式計算獲得：其中，e為自然對數(shù)底，ξ為功能部件運動的雅克比旋量，符號“^”表示該雅可比旋量的反對稱矩陣；k為運動傳遞系數(shù)，θ為描述功能部件運動大小的六維矢量。運動傳遞系數(shù)k以床身為劃分，功能部件在拓?fù)潢P(guān)系中處于工件側(cè)時k＝-1，處于刀具側(cè)時k＝1。實施例中，b軸、x軸、z軸進(jìn)給部件的運動傳遞系數(shù)為-1，y軸、c軸進(jìn)給部件的運動傳遞系數(shù)為1。上述雅克比旋量ξ具體采用以下公式計算：ξ＝(p,q)t其中，q表示功能部件圍繞旋轉(zhuǎn)軸正方向旋轉(zhuǎn)的單位矢量，q＝[qx,qy,qz]t；p表示功能部件沿軸方向運動的矢量，p＝-q×q；q為機床參考系原點到旋轉(zhuǎn)軸上任意一點的矢量，機床參考系是以機床原點為原點、各軸平行于機床各進(jìn)給軸的空間坐標(biāo)系。實施例中五軸車銑復(fù)合中心vtm200f部件運動的雅可比旋量關(guān)鍵參數(shù)如表2所示。表2五軸車銑復(fù)合中心vtm200f部件運動的雅可比旋量表達(dá)關(guān)鍵參數(shù)具體實施中用組成ξ的兩個矢量p和q表示進(jìn)而計算：并且三維的單位矢量q的反對稱矩陣的反對稱矩陣采用如下式計算：其中，功能部件運動大小的六維矢量θ表示為：θ＝(θt,θo)其中，θt為功能部件平移運動的描述，θt＝(θx,θy,θz)，θx,θy,θz分別為功能部件沿全局坐標(biāo)系x、y、z軸平移運動的大小；θo為功能部件旋轉(zhuǎn)運動的描述，θo＝(θa,θb,θc)，θa,θb,θc分別為功能部件繞全局坐標(biāo)系的x、y、z軸旋轉(zhuǎn)運動的大小。1.3)計算獲得理想運動傳遞函數(shù)和誤差運動傳遞函數(shù)機床整機的運動傳遞由各部件沿運動鏈逐級傳遞完成。a、當(dāng)機床各傳動軸運動未出現(xiàn)誤差時，采用以下公式計算獲得機床切削加工的理想運動傳遞函數(shù)：其中，n為機床的運動部件數(shù)目；s1～sn為機床低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，功能部件依次從工件到刀具的編號；gi(θi)為第i個功能部件(1≤i≤n)的運動傳遞因子，由步驟一中的1.2)給出。b、當(dāng)機床各傳動軸運動出現(xiàn)誤差時，采用以下公式計算獲得機床切削加工的誤差運動傳遞函數(shù)：其中，n為機床的運動部件數(shù)目；s1～sn為機床低序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，功能部件依次從工件到刀具的編號；gi*(θi)為描述第i個功能部件(1≤i≤n)的包含誤差的運動傳遞因子；包含誤差的運動傳遞因子gi*(θi)采用以下公式計算：其中，k為運動傳遞系數(shù)，ξ為功能部件運動的雅克比旋量，符號“^”表示該雅可比旋量的反對稱矩陣；ξ為功能部件運動的雅克比旋量的反對稱矩陣ξ*采用以下公式計算：ξ*＝(p*,q*)t其中，p*表示功能部件沿包含誤差的軸方向運動的矢量，p*＝-q*×q，q由步驟一中的1.2)給出；q*表示功能部件圍繞旋轉(zhuǎn)軸包含誤差的正方向旋轉(zhuǎn)的單位矢量，q*＝[q*x,q*y,q*z]t＝[qx+εx,qy+εy,qz+εz]t，εx、εy、εz為功能部件旋轉(zhuǎn)軸沿x、y、z軸偏移的距離，與各實際軸與理想軸的各方向平行度精度有關(guān)。θ*為描述功能部件包含誤差的運動大小的6維矢量，并與功能部件運動大小的六維矢量θ計算方式相同，表示為：θ*＝(θ*t,θ*o)其中，θ*t為功能部件平移運動的描述，θ*t＝(θ*x,θ*y,θ*z)＝(θx+δx,θy+δy,θz+δz)，θx,θy,θz由步驟一中的1.2)給出，δx、δy、δz為功能部件沿x、y、z軸平移的精度項；θ*o為功能部件旋轉(zhuǎn)運動的描述，θ*o＝(θ*a,θ*b,θ*c)＝(θa+δa,θb+δb,θc+δc)，θa,θb,θc由步驟一中1.2給出，δa、δb、δc為功能部件繞a、b、c軸旋轉(zhuǎn)的精度項。上述公式中涉及到的5軸共計有41個精度項，實施例中五軸車銑復(fù)合中心vtm200f的精度項如下表3所示。線性傳動軸，即x、y、z軸均包含7個精度項。例如x軸包含δxox、δyox、δzox、εxox、εyox、εzox和sx的7個精度項，其中，δxox代表x軸定位精度，δyox和δzox分別代表沿y軸和z軸的平移精度，εxox、εyox、εzox代表繞x、y、z軸旋轉(zhuǎn)精度，sx代表實際x軸和理想x軸之間的平行度精度。旋轉(zhuǎn)傳動軸，即b、c軸均包含10個精度項。例如b軸包含δxob、δyob、δzob、εxob、εyob、εzob、δxb、δzb、εxoyb和εyozb的10個精度項，其中，δxob、δyob、δzob分別代表b軸部件沿x、y、z軸平移精度，εyob代表b軸定位精度，εxob、εzob分別代表b軸部件繞x、z軸旋轉(zhuǎn)精度，δxb、δzb代表實際b軸分別到x、z軸距離，εyox、εzox代表理想b軸和實際b軸之間平行度誤差分別在xoy、yoz平面的分量。本實施例中，五軸車銑復(fù)合中心vtm200f包含3個線性軸和2個旋轉(zhuǎn)軸，因此共有41個精度項，由表3給出。表3五軸車銑復(fù)合中心vtm200f部件層的精度項1.4)建立基于雅可比旋量表示的機床加工的空間誤差模型；機床在運行過程中，難免由于潤滑、磨損、熱誤差等出現(xiàn)各種加工誤差。機床切削加工的空間誤差來源于在工件坐標(biāo)系中理想刀具切削點與實際刀具切削點的偏差，工件坐標(biāo)系是以工件原點為原點、各軸平行于機床各進(jìn)給軸的空間坐標(biāo)系。機床加工的空間誤差模型采用以下公式表示：g＝(gwt*·r-gwt·r)其中，r為理想刀具切削點在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，gwt與gwt*由步驟一中1.3定義；步驟二：根據(jù)機床產(chǎn)品大數(shù)據(jù)，結(jié)合基于雅可比旋量表示的機床加工的空間誤差模型，建立機床加工精度最大失效模型，經(jīng)過方差分解分析(dova)，獲得各精度項的精度影響權(quán)值。2.1)建立以下公式表示的機床加工精度失效模型f(x1,x2,…,xm)：其中，g為步驟一中所求得的機床加工的空間誤差模型，m為機床精度項的總項數(shù)。矢量τd表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下關(guān)鍵精度a的尺寸精度測量方向，矢量τs表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下形狀精度測量方向，矢量τp表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下位置精度測量方向；δd、δs和δp分別表示關(guān)鍵精度a的尺寸精度殘余誤差、形狀精度殘余誤差和位置精度殘余誤差。上述尺寸精度描述矢量d、形狀精度描述矢量s、位置精度描述矢量p采用以下方式獲得：以加工廠家對當(dāng)前批次工件關(guān)鍵特征的各精度項抽樣檢測結(jié)果作為大數(shù)據(jù)分析樣本。若同一種工件同一批次下，關(guān)鍵精度a的測量結(jié)果分為尺寸精度描述矢量d、形狀精度描述矢量s、位置精度描述矢量p。其中，d＝(d1,d2,…,dn)，s＝(s1,s2,…,sn)，p＝(p1,p2,…,pn)，n為同一種工件同一批次下的產(chǎn)品總數(shù)，描述測量的工件總數(shù)。該種工件該批次進(jìn)行測量，關(guān)鍵精度a的標(biāo)稱尺寸精度為標(biāo)稱形狀精度為標(biāo)稱位置精度為則關(guān)鍵精度a的尺寸精度殘余誤差形狀精度殘余誤差位置精度殘余誤差式中，矢量τd表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下關(guān)鍵精度a的尺寸精度測量方向，常見尺寸精度方向為該特征的測量方向，如槽的長度方向、孔的半徑等；矢量τs表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下形狀精度測量方向，常見形狀精度方向為垂直于特征面、沿柱體的軸向等；矢量τp表示在標(biāo)準(zhǔn)加工裝夾情況下位置精度測量方向，常見位置精度方向為該特征到基準(zhǔn)面的距離等。實施例中五軸車銑復(fù)合加工中心vtm200f的典型工件0001批次中，關(guān)鍵通孔精度的部分廠家抽樣檢測結(jié)果如表4所示，該關(guān)鍵通孔精度多批次的殘余誤差部分如表5所示。表4vtm200f典型工件關(guān)鍵通孔精度0001批次精度數(shù)據(jù)(部分)(單位mm)表5vtm200f典型工件關(guān)鍵通孔精度多批次殘余誤差(部分)(單位mm)2.2)根據(jù)上述機床加工精度最大失效模型，采用以下過程計算獲得各精度項的精度影響權(quán)值：精度項xi的精度影響權(quán)值表示為參數(shù)xi對f(x)單獨影響度si和與其他所有參數(shù)的耦合影響度sij之和：其中，si表示xi對f(x)的單獨影響度，sij代表精度項xi,xj對f(x)的耦合影響度，j為獨立的循環(huán)變量，代表從1到n中任一值。si用f(x)對xi的一階偏方差di和總方差d的比值計算：式中，di表示f(x)對xi的一階偏方差，di＝∫fi2(xi)dxi；d表示f(x)對xi的總方差，用均勻采樣的蒙特卡洛采樣方法求得m為獨立的循環(huán)變量，與其余公式中的m沒有關(guān)系。耦合影響度sij用f(x)對xi,xj的二階偏方差dij和總方差d的比值來計算：式中，f(x)對xi,xj的二階偏方差xi,xj表示兩個不同的精度項。具體實施中，機床加工精度最大失效模型用如下二階方差展開表示：其中，f0表示f(x)的均值，fi(xi)表示f(x)對xi的一階偏方差，fij(xi,xj)表示f(x)對xi、xj的二階偏方差。步驟三：根據(jù)機床維護(hù)成本大數(shù)據(jù)計算獲得幾何精度項的修配成本權(quán)值。3.1)根據(jù)機床歷史維護(hù)數(shù)據(jù)采用以下公式計算獲得各幾何精度項的修配成本權(quán)值mti：其中，k表示歷史維護(hù)的次數(shù)，cij表示幾何精度項i在第j次維護(hù)中成本，eij表示幾何精度項xi在第j次維護(hù)時調(diào)整的幾何精度大小。此處的j為獨立的循環(huán)變量，與他處的j沒有關(guān)系。步驟四：結(jié)合修配成本權(quán)值和精度影響權(quán)值計算獲得幾何精度項的維護(hù)決策權(quán)值，重排獲得目標(biāo)機床的幾何精度維護(hù)目標(biāo)矢量，形成目標(biāo)機床幾何精度維護(hù)方案。4.1)綜合精度影響權(quán)值和修配成本權(quán)值，采用以下公式計算獲得幾何精度項xi的維護(hù)決策權(quán)值sti：其中，αj和βm分別表示參數(shù)xi的精度影響權(quán)值和修配成本權(quán)值的多權(quán)值融合系數(shù)；實施例中，五軸車銑復(fù)合中心vtm200f共41個精度項的維護(hù)決策權(quán)值如表6所示。表6vtm200f精度項的維護(hù)決策權(quán)值sti精度項xix1x2x3x4x5x6sti0.2420.0100.2770.5551.0640.356精度項xix7x8x9x10x11x12sti1.1310.7380.6561.4000.3820.763精度項xix13x14x15x16x17x18sti0.2210.7011.2353.3360.9060.773精度項xix19x20x21x22x23x24sti0.6981.2141.2350.4851.3650.085精度項xix25x26x27x28x29x30sti0.0080.4750.0590.1860.0650.987精度項xix31x32x33x34x35x36sti0.5980.2650.1360.2060.7000.971精度項xix37x38x39x40x41sti0.1960.5850.3460.4341.9254.2)將各精度項按維護(hù)決策權(quán)值大小順序進(jìn)行排列，組成幾何精度維護(hù)目標(biāo)矢量x～＝(xi1,xi2,…,xin)t，滿足：數(shù)組(xi1,xi2,…,xin)＝(x1,x2,…,xn)，以及實施例中，五軸車銑復(fù)合中心vtm200f的幾何精度維護(hù)目標(biāo)矢量x～如下所示：x～＝(x25,x2,x27,x29,x24,x33,x28,x37,x34,x13,x1,x32,x3,x39,x6,x11,x40,x26,x22,x4,x38,x31,x9,x19,x35,x14,x8,x12,x18,x17,x36,x30,x5,x7,x20,x15,x21,x23,x10,x41,x16)根據(jù)精度維護(hù)目標(biāo)矢量形成數(shù)控機床精度維護(hù)方案：對維護(hù)決策權(quán)值較大的幾何精度項先進(jìn)行修配，維護(hù)決策權(quán)值較小的精度項后進(jìn)行修配，以此即按照精度維護(hù)目標(biāo)矢量中的維護(hù)決策權(quán)值順序，依次將各幾何精度項進(jìn)行修配。在實施例五軸車銑復(fù)合中心vtm200f中，圖2～圖4為圓心位置精度、圓度、半徑尺寸精度在既有精度維護(hù)方案和本發(fā)明中改進(jìn)的精度維護(hù)方案下的變化。圖中“*”線反映按照本發(fā)明中精度維護(hù)方案，即按精度維護(hù)目標(biāo)矢量x～的順序進(jìn)行維護(hù)時，該加工特征的目標(biāo)精度殘差的變化；實線反映按照既有精度維護(hù)方案，該加工特征的目標(biāo)精度殘差的變化；虛線為殘差允許值，該精度殘差低于允許值即視為加工精度維護(hù)后符合要求。圖4中可見，依照本發(fā)明中精度維護(hù)方案，僅需修配8個精度項即可使圓心位置精度重新符合需求；依照既有精度維護(hù)方案，需要修配18個精度項，可使該圓心位置精度重新符合需求。圖5中可見，依照本發(fā)明中精度維護(hù)方案，僅需修配4個精度項即可使半徑尺寸精度重新符合需求；依照既有精度維護(hù)方案，需要修配9個精度項，可使該半徑尺寸精度重新符合需求。圖6中可見，依照本發(fā)明中精度維護(hù)方案，僅需修配7個精度項即可使圓度重新符合需求；依照既有精度維護(hù)方案，需要修配15個精度項，可使圓度重新符合需求。顯然的，數(shù)控機床在本發(fā)明中改進(jìn)精度維護(hù)方案下，減少了既有精度維護(hù)中的盲目性，能夠用較少的維護(hù)步數(shù)達(dá)到精度要求的目的，有利于減少維護(hù)次數(shù)、提高維護(hù)效率。當(dāng)前第1頁12