[發明專利]數控側銑加工系統及其閾值與待監控信號的精確同步方法

有效

• 申請號: 202010981128.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112147950B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 韓雷;鄭金輝;劉志學;胡登洲;李秀鑫
• 申請（專利權）人: 成都航空職業技術學院
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種數控側銑加工系統及其閾值與待監控信號的精確同步方法，借助統計分析確定合理的基準累積采樣信號數目，并基于該基準累積采樣信號數目劃分標準信號段，給數控側銑加工分段監控提供了合理的分段依據；對主軸倍率或進給倍率改變的情況進行判定，有效避免了加工系統在這兩種特殊情況下失效；在每一個標準信號段結束時，計算當前標準信號段的累積同步誤差，并根據其大小確定待監控信號下一個標準信號段的主軸功率信號的累積采樣信號數目調整量，可有效地將主軸功率信號閾值與待監控信號的累積同步誤差控制在合理范圍內。

技術領域

本發明涉及數控加工過程監控領域，具體涉及一種數控側銑加工系統及其閾值與待監控信號的精確同步方法。

背景技術

數控側銑加工監控過程中，為了實現對刀具磨損加工信號的監控，需要對實時采集的待監控信號設置監控閾值區間，之后在數控側銑加工過程中依次讀取和對比閾值與待監控信號，判斷刀具的加工狀態。目前針對刀具磨損狀態監控的研究，絕大多數都是從信號處理的角度進行，而根據之前的研究表明，在刀具磨損加工信號的采集過程中，采樣頻率的波動會對閾值與待監控信號的同步準確性產生影響。閾值與待監控信號的同步是指：對待監控信號進行監控時，將當前加工狀態采集的待監控信號與對應正常加工狀態下計算出的主軸功率信號閾值在合理同步誤差范圍內進行匹配。而現有的閾值與待監控信號同步方法的適用范圍主要局限于較為簡單的加工過程，而數控側銑加工中的很多工況因素均會導致其失效，適用于復雜側銑加工的同步方法研究尚未成熟。導致閾值與待監控信號的同步誤差累積，從而造成刀具磨損狀態監控方法失效。

閾值與待監控信號同步主要有五種方法：①基于時間的同步方法；②基于坐標位置的同步方法；③基于觸發技術的同步方法；④基于數控程序行號的同步方法；⑤基于動態時間歸整(Dynamic Time Warping,DTW)的同步方法。

①基于時間的同步方法

基于時間的同步方法對機床的時間信息和相應的監控信號進行實時采集，并通過時間信息實現閾值與待監控信號的同步。切削過程根據基于時間或位置進行分段并使用分段閾值進行監控。這相對于設定單一固定閾值可以更緊密的跟蹤復雜的切削過程，并且分段閾值和當前加工周期之間的時間對于保持監控性能和避免誤報漏報至關重要。然而，機床進給倍率的人為改變，臨時換刀操作或采樣頻率的波動等因素均會導致閾值與待監控信號的時間無法匹配，造成該種同步方法的同步誤差累積無法消除從而導致監控失效。

②基于坐標位置的同步方法

基于坐標位置的同步方法實時獲取刀具的坐標位置信息和相應的采集信號，通過坐標位置實現閾值與待監控信號同步。通過估計加工中的多個連續點來跟蹤刀具的坐標位置，從而便于在數控加工過程中使用和共享實時加工過程。基于實時監控信號，參考正常加工時的示教信號，對每一個加工位置進行監控，以避免改變倍率、暫停加工等人為干預對監控產生影響。然而，由于在每次銑削加工之前均要對刀具進行半徑補償和/或長度補償，而補償后采集到的坐標值就會發生變化從而導致該種同步方法的失效，且該方法由于每次采集加工位置坐標的時刻不同容錯率較低。

③基于觸發技術的同步方法

基于觸發技術的同步方法通過基于門限的模擬信號觸發技術或基于控制信號的數字觸發技術實現采集信號和監控閾值的對準。通過利用主軸電機起動所產生的脈沖來模擬自觸發技術，使采集到的信號準確地在同一時刻開始，從而在不需要進一步同步的情況下構造車削過程中的閾值；并還比較了兩種不同的觸發方式：a、由模擬信號的電平和斜率控制的基于門限的模擬觸發技術；b、由電氣開關、接近探頭或CNC控制單元的控制信號控制的基于數字信號的觸發技術。并在連續拉削行程中使用數字啟動觸發器實現同步，即拉削機床滑枕到達起動開關或停止開關的位置時自動開始或停止數據的采集。然而，該種同步方法同樣會因為機床進給速率的人為改變，臨時換刀操作或采樣頻率的波動等因素而導致監控失效。

④基于數控程序行號的同步方法