[發明專利]一種面向自適應加工的幾何信息-工藝信息-監測信息關聯方法

有效

• 申請號: 201710971614.8
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107728580B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 劉長青;李迎光;王強;華家玘;牟文平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種面向自適應加工的幾何信息?工藝信息?監測信息關聯方法，其特征是首先將幾何、工藝、監測三類信息分為靜態信息與動態信息，接著將靜態信息與理論離散刀位點進行關聯，并按照加工過程的時序性存儲到XML文件，然后在實現動態信息的時間同步與頻率同步后，將動態信息與實際采樣刀位點進行關聯，并存儲到動態信息關聯矩陣，最后采用時序匹配與坐標匹配的方法，關聯實際采樣刀位點與理論離散刀位點，建立加工過程中每個刀位點處的幾何信息、工藝信息、監測信息的實時精確關聯。本發明建立了加工過程中的幾何信息、工藝信息、監測信息的實時精確關聯，為進一步實現對加工過程中刀具狀態、機床狀態、加工質量等方面的精準監測奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及一種機械加工技術，尤其是一種機械加工中各種信號關聯的方法，具體地說是一種面向自適應加工的幾何信息-工藝信息-監測信息關聯方法。

背景技術

近年來，高性能的數控機床使用愈加廣泛，機械加工效率和加工質量顯著提升，在加工過程中也會出現各種異常狀況，如：刀具磨損與破損，切削顫振，不當的機床操作等，這些都可能導致零件表面質量降低，尺寸超差，甚至零件報廢，機床設備損壞，出現安全事故。隨著制造業向著數字化、信息化、智能化發展的需求，自適應加工技術成為現在數控加工的關鍵技術，其要求數控機床能夠感知和識別加工過程中的各種異常狀況，并自適應的做出優化調整或者發出警告并停止加工，因此需要采用多種監測信號間接或者直接地表征加工過程中的異常狀況，再根據監測信號結果分析實際加工狀態并作出相應的策略調整或警告，從而保證零件加工質量，減少加工異常狀況帶來的損失。

監測信息與加工過程密切相關，獲取到的監測信號受到多種因素影響，除了刀具狀態，還與待加工零件幾何形狀，順逆銑，主軸轉速，進給速度等幾何信息和工藝信息相關，且不同的影響因素對監測信號可能產生類似的影響結果，僅根據監測信號的變化難以準確地分析出實際加工狀態，且數控加工中在出現異常情況的短暫時間內就可能導致零件加工報廢，甚至機床設備損壞，這要求監測信號需要具有很好的實時性，與實際加工過程實時關聯，因而需要建立幾何信息、工藝信息和監測信息的實時精確關聯。

傳統的信號關聯方法一方面局限于只進行了幾何信息與工藝信息的關聯，是以特征為最小單位進行關聯，且關聯的信息粒度大，關聯的方法是靜態的、離線的、無法推廣到動態信息的關聯；另一方面局限于只進行了多種監測信號之間的關聯，僅依靠各類傳感器獲取的切削物理量信息來進行監測與分析，未考慮到加工過程中的工藝信息與待加工零件的幾何信息都會對監測到的信號產生影響。對未關聯幾何信息和工藝信息的監測信號進行分析，會導致對監測信號分析結果誤差較大，難以準確監測加工過程中的刀具狀態機床狀態，采取適當的操作，實現自適應加工。當刀具出現破損等意外失效時，若此時進給速度下降，材料去除速率降低，也可以保證切削力無較大的突變，若是只分析監測的力信號的輕微波動并繼續加工則會導致零件表面質量極差甚至零件報廢，以及機床設備損壞。

尤其現代航空航天業，零件尺寸大，結構復雜，薄壁件多，加工精度要求高，多為單件小批量的生產模式，一方面使得幾何信息和工藝信息對監測結果產生更大的影響，且更高的加工精度控制對于監測信息的實時性和精確性度也提出了更高的標準。商品化自適應加工軟件系統ARTIS等商業軟件針對大批量生產的零件，以零件整體為最小單位建立幾何信息、工藝信息與監測信息的關聯，將整個加工過程的工藝和監測信息全部固化，但該方法加工過程中一旦工藝信息或監測信息參數發生變化將不再適用，而且對于單件小批量的生產模式下也無法適用。所以傳統的信號關聯的方法不再適用于現代的加工情況，尤其是單件小批量的生產模式，亟須一套完善的幾何信息、工藝信息、監測信息實時精確關聯方法。

幾何信息、工藝信息和監測信息這三類信息在形式上多源異構，內容上分靜態與動態，關聯的結果實時性精確性要求高，且三類信息之間互有聯系，關系復雜，其中幾何信息與工藝信息都會對監測信息產生影響，幾何信息與工藝信息存在內部聯系，難以找到一個貫穿三類信息的紐帶來建立這三者的聯系，需要一種新的信號關聯方案，建立幾何信息、工藝信息與監測信息的實時精確聯系。

發明內容