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智能化应用技术【热门新闻】

2022-11-23 来源:济南机械信息网

23:45:52来源: 贤集

在数控机床中搭载具有开放性架构、支持大数据分析等功能的智能数控系统,并嵌入必要的智能基础元器件,数控机床便具备了智能化的必要条件。在此基础上,可以根据实际需求开发出智能化应用程序并嵌入到数控系统中,使设备能够充分发挥其最佳效能,提升产品制造质量,并实现设备的健康监控与故障诊断等。在数控机床的智能化应用技术研究中,国内外主要集中于机床智能化运行、机床智能化维护以及机床智能化管理等方向,其中以智能化运行与智能化维护的研究最具代表性。在机床智能化运行方面,主要的研究涉及机床热误差、几何误差等的补偿,机床振动检测与抑制,机床防碰撞,在机质量检测等方面。在机床的智能化维护方面,主要研究涉及机床故障诊断与维护、刀具磨损与破损的自动检测方法等方面,以下简要介绍几个智能机床的应用技术。

(1)基于光纤传感器的机床热误差补偿。结构变形是制约高端机床精度的重要因素之一。然而,机床的力热变形规律呈现出强烈的时变非线性,采用传统手段难以进行定量计算和预测,此前只能通过电类传感器监测技术进行补偿,不仅难度大,且技术稳定性较差,补偿效果难以满足需求。基于光纤传感器的数控机床力热监测技术可以很好地解决上述问题。光纤传感器是以光纤作为感知材料的传感器,与传统传感器相比,光纤传感器具有敏感度高、抗电磁干扰、结构简单、体积小等优点。

为了对机床表面温度以及环境温度进行监测,系统采用多个测量点建立了机床表面及环境温度的测量场,其中床身与立柱上布有15个传感器,电机、主轴、变速箱上布置9个传感器,另外4个传感器用于对环境温度的测量。在测量过程中,以24h为一个周期,记录期间机床刀尖位移的热误差以及各测量点的温度变化情况,同时记录机床周围环境温度在24h内的变化情况。在测量完毕后,以温度数据为输入、刀尖位移的热误差为输出建立神经络模型,并利用神经络模型对热误差进行预测补偿,试验数据表明,未补偿前热误差的最大值为15μm,在经过补偿后,最大值显著降低至5μm,如图9所示。由此可见,采用光纤传感器进行机床的热误差补偿可以取得良好的效果。

(2)刀具智能管控。刀具管理是智能机床的一项非常重要的功能,在提高设备的利用率、提高产品质量以及延长刀具寿命等方面起到关键作用。目前飞机制造领域中普遍采用的刀具管控系统主要有两个方面功能,即刀具寿命管理与刀具破损管理。在刀具寿命管理方面,智能机床的刀库或机床所在柔性生产线的刀库中具有一个刀具列表,其中记录了所有刀具的参数。新刀具加入刀库时,会触发刀具管控系统的中央控制器,并触发对刀仪进行对刀操作,对刀仪读取刀具上的芯片,并将刀具的信息传递到刀具管控系统。在加工开始前,刀具管控系统首先检测当前刀具的剩余寿命,并能够在将要达到刀具寿命之前的一段时间内进行报警。在刀具破损或磨损管理方面,刀具管控系统可实时检测刀具的工作状态,一旦出现刀具破损或磨损的情况,刀具管控系统会自动将刀具退回刀库中,并进行锁死,直至人工将刀具处理完毕。

某刀具管控系统的硬件组成,该系统首先在数控机床中嵌入了声波、加速度等不同类型的传感器,这些传感器的信号通过数据采集卡进行采集,并被传送至控制单元,然后由控制单元对信号进行分析与处理。数据采集卡可直接安装在数控系统的控制器上,也可单独外置。在系统使用之前,首先需要采用试切法完成系统对加工过程的学习,在此过程中刀具管控系统记录加工过程中传感器的各种信号变化过程。在实际加工中,系统实时采集传感器的数据,并与学习中所获得的信号值进行比对。当出现断刀、缺刀或刀具严重磨损等情况时,系统将会弹出报警信息,进而避免机床或刀具的进一步破坏或零件的报废。

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