一种数控加工中心信息感知与状态识别方法


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在德国提出“工业4.0”之后,加工中心作为目前工业设备加工的“母机”,正在不断向智能化迈进m智能加工中心是对制造过程能够做出判断和决定的加工中心。加工中心的智能化就要求加工中心能够感知到制造的整个过程,包括监控运行状态,诊断故障以及修正偏差等。实现加工中心智能化的方式方法有:1)加工状态信息实时获取;2)信息处理,智能控制:3)智能判别,决策:4)实时调整状态参数:5)获得最佳加工效率、提髙质量、延长加工中心使用寿命等。

目前在数控加工中心的使用过程中,操作工人往往根据经验设定加工参数!\加工中心按照既定的参数运行,通常会存在一些问题,比如:1)不合理的加工参数不能充分发挥加工中心效率使加工中心发生较大幅度振动;3)过量的加工参数会加快加工中心磨损,使加工中心温度上升过热,减少其寿命等。

为解决以上问题,改进加工效率h,针对某一种材料的特定的批量加工,通过加工中心加工过程中的状态监测找到其合理的加工参数便十分必要了。

1获取加工状态信息的方法

从感知加工状态的方式上来讲,有两种方法可以获取叫1)外加传感器,实时测量。这种测量方法的优点是可以直接测量获得温度、振动、速度等信息。但缺点也很明显,传感器安装困难,有时甚至会影响加工中心的刚度或加工精度气2)加工中心的自感知。利用加工中心的内置传感器(如光栅尺、光电编码器等),结合PMAC(Programmable Multi-AxisContoller)运动控制器系统的开放特性,可以用多种语言(C/C++,Labview等)编写出人机交互软件,从而可以方便直观地从系统中读取加工中心的运行速度等状态信息,并进行本地化的开发气其特点是信息从加工中心内部传感器获取,可以间接获取大多数的工作状态信息,不影响加工中心的加工。

本文将着重探讨加工中心自感知的可行性和优越性。

2加工中心的自感知原理2J数据采集与状态识别的关系

数控系统中有3个闭环负反馈PID调节系统。数控加工中心的运动控制实质上就是速度控制由于3个控制环系统的紧密联系,可以间接获得加工中心的加工状态的变化曲线,如速度、位置、切削力等量。根据文献[8],切深固定的情况下,切削力会随着切削速度的增加而增加,直到达到某一临界值。该临界值视刀具材料和工件材料的不同而不同。在文献[9]中用测力仪验证了可以用电流变化获取切削力变化信号。文献[10]也基于无传感器的测量方法,对数控加工中心的同步控制状态进行了评估。

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结束语:

通过数控加工中心自感知方法获取的信息,可以判断加工状态,进而提高加工中心加工效率。后续可以设计切削实验,结合本文的方法,找到切削特定材料的合理切削参数,应用到批量化的生产中。


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