[發明專利]臥式內拉床智能拉削單元

有效

• 申請號: 201710533270.2
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107159964B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 倪敬;陳燁波;蒙臻;吳參
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23D41/00
• 分類號: B23D41/00;B23Q17/09
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.臥式內拉床智能拉削單元，包括傳感器模塊、數據采集模塊、WinCC監控系統、數據處理模塊、數據存儲模塊、診斷模塊、控制模塊、自學習模塊、輸出模塊和執行模塊，其特征在于：所述的傳感器模塊包括應變片式傳感器、聲波式傳感器、壓應力傳感器、流量傳感器和位移傳感器；臥式內拉床的工件安裝座沿周向均布設置四片應變片式傳感器，主油缸的進、出液壓管上均設置壓應力傳感器；所述聲波式傳感器懸空安裝于拉刀正上方；所述流量傳感器設置在執行模塊中微量潤滑模塊的管路中；所述位移傳感器設置在主油缸末端，測量主油缸的活塞桿位移；

所述的數據采集模塊包括模擬量輸入模塊和通訊模塊；所述模擬量輸入模塊對應變片式傳感器、聲波式傳感器、壓應力傳感器、流量傳感器和位移傳感器的數據進行采集，并且將采集到的模擬量信號轉換成數字量信號進行保存；WinCC監控系統通過通訊模塊與模擬量輸入模塊通訊，將模擬量輸入模塊保存的數字量信號傳輸給數據處理模塊；

所述的數據處理模塊對數字量信號進行低通濾波，然后按各個刀齒采集時間劃分進行均值運算，獲得各個刀齒的拉削力、拉削振動和主油缸兩腔壓力、切削液流量以及拉削速度五個特征量實際值；

所述的數據存儲模塊包括特征量數據庫、控制規則數據庫和診斷結果數據庫；所述特征量數據庫用于存放數據處理模塊輸出的特征量實際值；所述控制規則數據庫用于存放特征量標準值和模糊決策矩陣；

所述的診斷模塊包括模糊決策模塊，所述模糊決策模塊從特征量數據庫中讀取各個刀齒的拉削力、拉削振動、主油缸兩腔壓力、切削液流量以及拉削速度五個特征量實際值，由所述的五個特征量實際值構成一個輸入樣本，對輸入樣本進行模糊決策，得到該輸入樣本在不同刀齒磨損情況中的隸屬度，將隸屬度最大值對應的刀齒磨損情況作為實際輸出結果存放在數據存儲模塊的診斷結果數據庫中，診斷結果數據庫中預先存儲有根據拉削力、拉削振動、主油缸兩腔壓力、切削液流量以及拉削速度五個特征量標準值模擬得到的刀齒磨損情況預期輸出結果；所述控制模塊根據診斷模塊輸出的刀齒磨損情況實際輸出結果輸出對應的控制量；所述輸出模塊用于將控制模塊輸出的控制量轉換成模擬量信號輸出給執行模塊；

所述自學習模塊以診斷結果數據庫中的刀齒磨損情況實際輸出結果和預期輸出結果的偏差作為參考，實現對隸屬度進行調整，并更新控制規則數據庫中模糊決策矩陣，實現自學習；

所述執行模塊包括微量潤滑模塊和比例閥；所述微量潤滑模塊包括空氣壓縮機、調壓閥、壓力表、油泵、水泵和多段式噴嘴；兩個調壓閥分別根據輸出模塊輸出的模擬量信號調節油泵和水泵的輸出液壓壓力，實現對切削液流量的控制，油泵油管路和水泵水管路中均設置壓力表；所述多段式噴嘴將空氣管路、水管路、油管路進行匯合；比例閥根據輸出模塊輸出的模擬量信號調節主油缸流量，實現對拉削速度的控制。

2.根據權利要求1所述的臥式內拉床智能拉削單元，其特征在于：所述的模擬量輸入模塊采用西門子股份公司的S7-300PLC的SM331模塊，通訊模塊采用32bitPCI卡。

3.根據權利要求1所述的臥式內拉床智能拉削單元，其特征在于：所述的WinCC監控系統采用西門子股份公司的WinCC監控系統，且WinCC監控系統通過人機界面模塊實現人機交互。

4.根據權利要求1所述的臥式內拉床智能拉削單元，其特征在于：所述的WinCC監控系統通過Profibus網絡與通訊模塊連接，采集數字量信號進行存儲。

5.根據權利要求1所述的臥式內拉床智能拉削單元，其特征在于：所述的WinCC監控系統通過Profibus網絡與輸出模塊連接。