一种机床主轴疲劳强度分析方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及机床主轴检测，特别涉及一种机床主轴疲劳强度分析方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承、齿轮或带轮等组成主轴部件，在机器中主要用来支撑传动零件，如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如机床主轴，有的用来装夹工件，如心轴，由于机床主轴使用时会出现一定磨损，导致机床主轴的使用寿命有限，因此，需要对其进行疲劳强度分析，快速高效地得出机床主轴的使用寿命，以便更好地把控机床主轴是否需要更换等操作。

2、目前，机床主轴的疲劳强度分析时，由于机床主轴针对机械化设备使用，在机床主轴使用时其转速、强度和磨损度都具有较高的要求，现有的机床主轴针对其疲劳强度分析过程复杂，疲劳强度分析效率低。由于机床主轴的使用寿命有限，但是由于机床主轴的使用磨损度较高，且主轴转动时磨损较大，导致机床主轴无法准确地监测到主轴的磨损，难以实时监测主轴寿命。

3、以上问题丞待解决。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，第一方面，本发明实施例提供了一种机床主轴疲劳强度分析方法，所述方法包括：s1、获取主轴在运行状态下的载荷数据组和在运行状态下的副轴的载荷数据组；s2、基于载荷数据库获取标准主轴载荷数据组；s3、获取标准主轴载荷数据组与所述主轴运行状态下的载荷数据组中包含的数据之间的差值；s4、将所述差值作为基础数据输入；s5、根据热力学参数和物理参数随温度变化的数据进行主轴的热载荷分析得到热载荷分析数据结果；s6、设定主轴载荷疲劳门限，并判断预先输入的主轴载荷数据是否超过主轴载荷疲劳门限；s7、响应于所述预先输入的主轴载荷数据超过所述主轴载荷疲劳门限，对所述主轴载荷数据进行等效单轴载荷数据处理；s8、生成主轴疲劳强度分析结果；s9、对所述主轴疲劳强度分析结果进行强度确定，生成主轴寿命；s10、响应于所述预先输入的主轴载荷数据不超过所述主轴载荷疲劳门限，进行主轴外观三维数据分析；s11、基于主轴外观三维数据分析结果进行疲劳分析获得损失寿命；s12、转至步骤s9，结合所述损失寿命和进行强度确定后的主轴疲劳强度分析结果生成主轴寿命。

2、进一步的，所述步骤s5包括：s510、基于所述主轴运行状态下的载荷数据组计算热力学参数和/或物理参数；s520、基于所述热力学参数和/或物理参数采用动态热机械分析法在程序控温下测量主轴在振动载荷下的动态模量或力学损耗；s530、将计算得到的热力学参数和/或物理参数与标准主轴载荷数据比对，生成热力学参数和/或物理参数随温度变化的差值，得到热载荷分析数据结果。

3、进一步的，所述步骤s6包括：s610、基于所述预先输入的主轴载荷数据设定主轴载荷疲劳门限；s620、对比主轴载荷疲劳门限与标准主轴载荷数据的差值，得到主轴载荷疲劳强度分析初值结果。

4、进一步的，所述步骤s7中所述的等效单轴载荷数据的处理结果包括等效单轴载荷数据幅值和等效单轴载荷数据均值。

5、进一步的，所述等效单轴载荷数据幅值计算公式为：

6、；

7、所述等效单轴载荷数据均值计算公式为：

8、；

9、式中，和分别为运行状态下的主轴载荷数据组中每组载荷数据的方差和副轴载荷数据组中每组载荷数据的方差，和分别为运行状态下主轴载荷数据组中每组载荷数据的平均值和副轴载荷数据组中每组载荷数据的平均值，为主轴循环幅值，为主轴循环均值，为等效单轴载荷数据幅值，为等效单轴载荷数据均值。

10、进一步的，所述步骤s8包括：s810、将所述等效单轴载荷数据幅值和等效单轴载荷数据均值与标准主轴载荷数据进行比对，生成主轴载荷数据的疲劳寿命和主轴载荷数据的安全系数。

11、进一步的，所述步骤s810包括：s8101、所述主轴载荷数据的疲劳寿命计算公式为：

12、；所述主轴载荷数据的安全系数计算公式为：；式中，为标准主轴载荷数据的疲劳寿命，为标准载荷数据的安全系数。

13、进一步的，所述步骤s9包括：s910、对所述主轴载荷数据的疲劳寿命和主轴载荷数据的安全系数进行差值二次比对；s920、从标准主轴荷载数据库中查找主轴疲劳强度影响关键词，将查找到的关键词与主轴运行状态进行比对确定影响主轴疲劳强度关键词为温度和热载荷；s930、数据库中预先设置有标准的温度值范围和热载荷数据范围，比对温度值和热载荷是否超出阈值范围；s940、将比对结果与主轴在运行状态下的载荷数据进行差值计算，得到主轴疲劳强度确定结果；s950、基于所述主轴疲劳强度确定结果生成主轴寿命。

14、进一步的，所述步骤s10包括：s1010、通过曲轴三维ehd动力学，将曲轴ehd动力学载荷的边界耦合到主轴表面，得到主轴运行状态的外观三维数据；s1020、将主轴运行状态的外观三维数据与主轴初始状态数据进行比对，得到主轴三维外观分析结果。

15、第二方面，本发明提供了一种机床主轴疲劳强度分析装置，所述装置包括：获取载荷数据组模块，适用于获取主轴在运行状态下的载荷数据组和在运行状态下的副轴的载荷数据组；获取标准主轴载荷数据组模块，适用于基于载荷数据库获取标准主轴载荷数据组；获取差值模块，适用于获取标准主轴载荷数据组与所述主轴运行状态下的载荷数据组中包含的数据之间的差值；输入模块，适用于将所述差值作为基础数据输入；生成热载荷分析数据结果模块，适用于根据热力学参数和物理参数随温度变化的数据进行主轴的热载荷分析得到热载荷分析数据结果；判断模块，适用于设定主轴载荷疲劳门限，并判断预先输入的主轴载荷数据是否超过主轴载荷疲劳门限；等效单轴载荷数据处理模块，适用于响应于所述预先输入的主轴载荷数据超过所述主轴载荷疲劳门限，对所述主轴载荷数据进行等效单轴载荷数据处理；生成疲劳强度分析结果模块，适用于生成主轴疲劳强度分析结果；生成主轴寿命第一模块，适用于对所述主轴疲劳强度分析结果进行强度确定，生成主轴寿命；分析模块，适用于响应于所述预先输入的主轴载荷数据不超过所述主轴载荷疲劳门限，进行主轴外观三维数据分析；生成损失寿命模块，适用于基于主轴外观三维数据分析结果进行疲劳分析获得损失寿命；生成主轴寿命第二模块，适用于结合所述损失寿命和进行强度确定后的主轴疲劳强度分析结果生成主轴寿命。

16、又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的机床主轴疲劳强度分析方法。

17、再一方面，本发明提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器中存储有至少一条程序指令；所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现上述的机床主轴疲劳强度分析方法。

18、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

19、提供了一种机床主轴疲劳强度分析方法，所述方法包括：s1、获取主轴在运行状态下的载荷数据组和在运行状态下的副轴的载荷数据组；s2、基于载荷数据库获取标准主轴载荷数据组；s3、获取标准主轴载荷数据组与所述主轴运行状态下的载荷数据组中包含的数据之间的差值；s4、将所述差值作为基础数据输入；s5、根据热力学参数和物理参数随温度变化的数据进行主轴的热载荷分析得到热载荷分析数据结果；s6、设定主轴载荷疲劳门限，并判断预先输入的主轴载荷数据是否超过主轴载荷疲劳门限；s7、响应于所述预先输入的主轴载荷数据超过所述主轴载荷疲劳门限，对所述主轴载荷数据进行等效单轴载荷数据处理；s8、生成主轴疲劳强度分析结果；s9、对所述主轴疲劳强度分析结果进行强度确定，生成主轴寿命；s10、响应于所述预先输入的主轴载荷数据不超过所述主轴载荷疲劳门限，进行主轴外观三维数据分析；s11、基于主轴外观三维数据分析结果进行疲劳分析获得损失寿命；s12、转至步骤s9，结合所述损失寿命和进行强度确定后的主轴疲劳强度分析结果生成主轴寿命。使得主轴的疲劳强度测试的工序缩短，提高主轴的疲劳强度测试效率。通过确认疲劳强度影响的因素，使得主轴疲劳强度测试结果更准确高效，并能够计算出主轴的使用寿命，便于主轴寿命的实时监测。不仅考虑了外部变形，也考虑了内部热载荷和物理载荷的影响，可以全面地将主轴的主要内外部零件均划分网格，分析结果更加准确。