[發明專利]一種基于卷積神經網絡的五軸數控機床智能監控系統

有效

• 申請號: 202111527080.2
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114227379B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 黃光景;林翠梅;羅旭忠;何峻華;許建強
• 申請（專利權）人: 東莞市巨岡機械工業有限公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q17/09;B23Q17/22;B23Q17/20;B23Q17/24
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 龍濤

本發明公開了一種基于卷積神經網絡的五軸數控機床智能監控系統，屬于數控加工技術領域，其包括：五軸數控機床；紅外熱像儀，與C軸對應設置；旋轉軸位移監測模塊，與C軸對應設置；刀具切削刃磨損檢測模塊，與位于電主軸上的加工刀具對應設置；工件檢測模塊，與加工工件對應設置；控制模塊，控制模塊為基于卷積神經網絡的模型，控制模塊與紅外熱像儀、旋轉軸位移監測模塊、刀具切削刃磨損檢測模塊、工件檢測模塊電連接。本發明能夠監測C軸區域溫度變化的同時，還可以檢測加工刀具切削刃磨損情況，并結合加工工件加工情況，控制五軸數控機床調整加工參數，以滿足工件的加工要求。

技術領域

本發明屬于數控加工技術領域，具體涉及一種基于卷積神經網絡的五軸數控機床智能監控系統。

背景技術

高精密加工技術近幾年成為數控加工技術領域研究的重點和今后的發展方向。五軸數控機床之所以能夠高效加工復雜零件，主要是五軸數控機床在x、y、z三個進給軸的基礎上增加了A、C的兩個旋轉軸，使五軸機床可以同時調節刀具相對工件的位姿，具有更好的加工靈活性和更高的加工效率。但是伴隨旋轉軸的引入，增加了比三軸機床更多的誤差項，尤其是C軸在高速轉動過程中，產生足夠多的熱量對機床的整體加工精度影響很大。對于高精密加工質量的問題，熱誤差是五軸數控機床加工過程中的主要誤差源之一，在數控機床加工總誤差占比達60％左右。

此外，在五軸數控機床加工過程中，加工刀具刃口承受著較大的機械壓力和切削溫度，在切削過程中與加工件的材料發生溶解，導致刀具出現微觀磨損，但是刀具的微觀磨損使用肉眼很難察覺，直接影響工件的加工質量。

同時，現有技術中，使用五軸數控機床加工過程中，需要不斷地對工件的加工精度檢測，當檢測不符合加工要求時還需要重新定位，有時需要數次反復操作，加工和檢測周期長，效率低，無法適用在大批量生產應用中。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明采取了如下技術方案：

一種種基于卷積神經網絡的五軸數控機床智能監控系統，包括：

五軸數控機床，所述五軸數控機床包括承載待加工工件的加工平臺、設置在所述加工平臺上的X軸移動組件、Y軸移動組件、Z軸移動組件、A軸擺動組件、C軸擺動組件以及安裝在所述A軸擺動組件上的電主軸，其中X軸、Y軸以及Z軸為移動進給軸，A軸為刀具繞與所述X軸平行的軸擺動的擺動軸，C軸為刀具繞與所述Z軸平行的軸擺動的擺動軸；

紅外熱像儀，所述紅外熱像儀與C軸對應設置，所述紅外熱像儀用于拍攝C軸區域的升溫以及降溫圖像；

旋轉軸位移監測模塊，所述旋轉軸位移監測模塊與所述C軸對應設置，用于監測所述C軸的軸向偏移；

刀具切削刃磨損檢測模塊，所述刀具切削刃磨損檢測模塊與位于所述電主軸上的加工刀具對應設置，用于對所述加工刀具的切削刃磨損情況進行檢測；

工件檢測模塊，所述工件檢測模塊與加工工件對應設置，用于檢測工件的加工精度，其中，所述加工精度包括尺寸、形狀、位置精度和粗糙度；

控制模塊，所述控制模塊為基于卷積神經網絡的模型，所述控制模塊與所述紅外熱像儀、所述旋轉軸位移監測模塊、所述刀具切削刃磨損檢測模塊、所述工件檢測模塊電連接，并根據所述紅外熱像儀、所述旋轉軸位移監測模塊、所述刀具切削刃磨損檢測模塊、所述工件檢測模塊的監測或檢測的數據發出控制指令至所述五軸數控機床調整加工參數，以滿足工件的加工要求。

進一步地，所述工件檢測模塊包括計數裝置和位移傳感器，所述計數裝置采集所述五軸數控機床中X軸移動組件、Y軸移動組件、Z軸移動組件、A軸擺動組件、C軸擺動組件以及電主軸中的各電機編碼器的編碼器反饋信號；所述位移傳感器安裝在所述五軸數控機床的刀具裝夾部位，替換刀具，檢測所述位移傳感器到工件表面的位移信號并傳送至所述控制模塊；所述控制模塊讀取編碼器反饋信號和位移信號，對編碼器反饋信號和位移信號進行數據處理，得到工件的三維點集。