[發(fā)明專利]一種基于指令域分析的數(shù)控加工工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510093312.6
• 申請(qǐng)日: 2015-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104777785A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向華;陳吉紅;周浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);武漢華中數(shù)控股份有限公司;襄陽(yáng)華中科技大學(xué)先進(jìn)制造工程研究院
• 主分類號(hào): G05B19/18
• 分類號(hào): G05B19/18
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控加工工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

數(shù)控加工，即在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，其本身就是一種工藝方法，該方法較傳統(tǒng)機(jī)加工帶來(lái)的好處就是，利用數(shù)字信息化的技術(shù)解決零件復(fù)雜多變、小批量、小型化、高精度等問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)加工領(lǐng)域的自動(dòng)化、智能化。

為了獲得最優(yōu)的加工效果，通常需要對(duì)加工中的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在線加工工藝參數(shù)優(yōu)化通常都是通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)加工過(guò)程中主軸電流、刀具溫度或各軸跟隨誤差等狀態(tài)信息，根據(jù)反饋值來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)切削參數(shù)，以獲得最優(yōu)的切削效率，提高加工質(zhì)量。因此大部分的優(yōu)化設(shè)備都是外置處理器，通過(guò)外部傳感器采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。該方法最大缺點(diǎn)在于無(wú)法與數(shù)控系統(tǒng)同步，盡管可能用更高的采集卡獲取高頻采樣數(shù)據(jù)，由于加工環(huán)境的復(fù)雜，獲取的數(shù)據(jù)本身就更加復(fù)雜，與插補(bǔ)數(shù)據(jù)不同步，分析上更耗成本，需要更多的內(nèi)存空間，而且也花時(shí)間。優(yōu)化后的數(shù)據(jù)在反饋到數(shù)據(jù)系統(tǒng)時(shí)由于是外部通信，與插補(bǔ)周期相比存在滯后，因此補(bǔ)償存在一定的滯后誤差。

另外，工藝參數(shù)優(yōu)化時(shí)常用的數(shù)據(jù)處理方式通常都是采用時(shí)域或頻域的方式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波、小波分析、FFT變換等信息處理方法。但是在數(shù)控加工領(lǐng)域，G代碼程序是決定機(jī)床后面所有的動(dòng)作，要想加工過(guò)程更加精細(xì)化，G代碼質(zhì)量、工藝參數(shù)的優(yōu)化是至關(guān)重要的一點(diǎn)。

成熟的工藝參數(shù)優(yōu)化方法有通過(guò)建立基于遺傳算法的切削參數(shù)優(yōu)化模型，采用線性加權(quán)和罰函數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化；也有通過(guò)樣本集訓(xùn)練和檢測(cè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式對(duì)工藝參數(shù)優(yōu)化的方式；還有就是很學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)都在研究的針對(duì)特定使用目標(biāo)的小型實(shí)用專家系統(tǒng)來(lái)對(duì)車(chē)銑加工工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

但是，這些基于數(shù)控加工工藝參數(shù)的優(yōu)化方法都脫離于數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)外部傳感器獲取數(shù)據(jù)源，借助外置處理器平臺(tái)利用時(shí)域或頻域的分析算法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)藝參數(shù)優(yōu)化。這種方式普遍存在獲取數(shù)據(jù)精度不高，補(bǔ)償滯后，測(cè)量與補(bǔ)償耗時(shí)長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此不能從根本提高零件表面加工質(zhì)量，和加工效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于指令域分析的數(shù)控加工工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，其直接與數(shù)控系統(tǒng)無(wú)縫集成，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各加工狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)其指令特征的提取、分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，該方法能對(duì)數(shù)控系統(tǒng)工藝參數(shù)快速優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)與插補(bǔ)周期同步，最大程度實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加工質(zhì)量與效率的提升。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供一種基于指令域分析的數(shù)控加工工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)設(shè)置采樣的加工狀態(tài)信息和加工程序指令序列信息，并相應(yīng)配置形成加工信息動(dòng)態(tài)采集界面，以實(shí)時(shí)同步顯示采樣的信息與指令對(duì)應(yīng)的加工程序行；

(2)實(shí)時(shí)采集獲取實(shí)際加工數(shù)據(jù)，并利用正余弦算子對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代平滑處理，從而獲得平滑的信號(hào)，并提取濾波處理后信號(hào)的特征值；

(3)根據(jù)當(dāng)前行加工的G指令和/或刀位軌跡類型在工藝系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇確定優(yōu)化系數(shù)；

(4)利用上述步驟獲取的特征值以及優(yōu)化系數(shù)，建立優(yōu)化模型，據(jù)此計(jì)算當(dāng)前合理的工藝參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工藝參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述加工工藝參數(shù)為主軸進(jìn)給速度，所述優(yōu)化模型具體為：

其中，F(xiàn)_V表示修正后的進(jìn)給修調(diào)，f_m表示修調(diào)極值即特征值，C_s是采集的當(dāng)前主軸電流，C_m主軸額定電流，cof_修為優(yōu)化系數(shù)。

作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述迭代平滑處理具體為：