数控机床刀具磨损监测方法研究

数控机床刀具磨损监测对于提高数控机床利用率,减小由于刀具破损而造成的经济损失具有重要意义.文章有针对性地回顾了国内外各种刀具磨损监测方法的研究工作,详细叙述了切削力监测法、切削噪声监测法、功率监测法、声发射监测法、电流监测法以及基于多传感器监测法等六种刀具磨损监测方法.本文通过比较各种监测方法的优缺点,提出基于多传感器监测法是数控机床刀具磨损监测方法的未来发展的主要方向.     

基于机床信息的加工过程刀具磨损状态在线监测

为实现刀具磨损状态的在线监测,提高监测系统的实用性,提出一种基于机床信息的加工过程刀具磨损状态在线监测方法。采用OPC UA通信技术在线采集与存储数控机床信息,得到与磨损相关的机床内部过程信息,并基于这类信息与相应的刀具磨损信息,利用卷积神经网络建立了刀具磨损状态识别模型。应用案例证明了该方法的监测性能,与其他传统监测方法相比,该方法更适用于实际的生产加工。     

[设备健康管理]基于机床信息的加工过程刀具磨损状态在线监测

为实现刀具磨损状态的在线监测,提高监测系统的实用性,提出一种基于机床信息的加工过程刀具磨损状态在线监测方法。采用OPC UA通信技术在线采集与存储数控机床信息,得到与磨损相关的机床内部过程信息,并基于这类信息与相应的刀具磨损信息,利用卷积神经网络建立了刀具磨损状态识别模型。应用案例证明了该方法的监测性能,与其他传统监测方法相比,该方法更适用于实际的生产加工。     

重型切削硬质合金刀具磨/破损的智能监测技术研究

重型切削硬质合金刀具磨/破损严重将导致其加工质量、生产效率的降低,以及生产成本的增加,因此对刀具的磨损状态监测就显得尤为重要。对近年来在学术期刊上发表的关于刀具磨损在线监测研究文献中采用的方法和技术作了简要的回顾,对整个智能刀具磨损监测系统作出了详细的分析。通过比较各种方法的优缺点,提出了多传感器信息融合技术将作为智能刀具磨损监测技术的主要研究方向。总结了目前刀具磨损监测系统存在的问题,并提出了相应的解决思路。通过借鉴普通切削加工刀具磨/破损监测技术,在重型切削过程中引入刀具磨/破损智能监测方法,可以解决以往重型切削需要通过预先频繁更换刀片的方式来保证工件加工质量的问题,在重型切削领域具有重要的应用价值和发展前景。     

模糊模式识别在铣刀磨损监测中的应用

本研究通过分析铣刀渐进磨损过程的特点,从切削力、主轴端振动位移、主轴端振动加速度和主轴电机功率等信号中提取了8个反映刀具磨损状态的特征参数,提出用模糊模式识别多传感器信息融合技术监测铣刀后刀面磨损带宽度。在立式加工中心上的实验表明,模糊模式识别多传感器信息融合技术能够满足铣刀磨损监测要求,具有较强的有效性和工程实用性。     

基于多传感器数据融合的刀具磨损状态监测研究

刀具磨损状态是影响加工质量和生产效率的重要因素之一,传感器、特征提取、信息融合和机器学习等技术的发展为刀具状态监测提供了新思路,然而,建立精度高、鲁棒性好的多传感器系统仍是刀具状态检测的难点。以涂层硬质合金刀具对难加工材料30CrMnMoRE的铣削试验为基础,通过对不同刀具磨损状态下的切削力和切削振动进行采集分析,并比较多种特征提取和模式识别方法,建立了一种更为可靠的铣刀状态监测系统,实现了对高强度钢切削时的刀具磨损状态识别。     

信息融合技术在刀具磨损监测中的应用

随着信息融合技术的不断发展,信息融合越来越多的被用于监测领域。本文把信息融合技术应用于刀具监测过程中,建立了多传感器信息融合刀具监测系统模型,并详细论述了基于神经网络、贝叶斯理论和D-S理论的信息融合方法。     

数控机床刀具磨损在线监测建模与研究

通过对数控机床刀具在线磨损状况进行分析,构建了一种在线监测刀具磨损的模型,文章阐述了该模型的在线监测原理,并对其必要技术进行了研究分析.     

多传感器信息融合的加工过程状态监测研究

加工过程状态监测是实现加工状态智能监控的前提和基础。多传感器信息融合是集成多个传感器系统,采集表征加工状态的传感器信号,通过融合分析以预测或识别或诊断不同加工状态,提升被加工工件的表面质量、加工精度和加工效率。综合分析了多传感器信息融合的状态监测的原理及流程、应用多传感器信息融合的关键技术,综述了国内外研究学者应用多传感器信息融合对加工过程刀具状态(刀具磨损)、零件状态(表面粗糙度)、机床运行状态(故障状态)等目标状态进行监测的研究成果。最后归纳总结了目前多传感器信息融合应用在加工过程状态监测存在的问题,为加工过程数字化、网络化、智能化的研究工作提供坚实基础。     

基于多传感数据融合的刀具磨损状态预测研究

为提高制造系统可靠性,提出了一种基于人工智能的多传感器数据融合方法用于预测刀具磨损状态。通过人工智能算法对于监测过程中的多传感器数据进行特征融合,进而使用支持向量机进行回归分析,从而对刀具磨损状态进行预测。主要选取经典特征选择技术包括核主成分分析,局部线性嵌入和最小冗余最大相关方法进行特征融合,通过数控铣床上的刀具磨损损伤实验验证该方法的有效性。结果表明,刀具磨损预测模型可以以更加经济有效的方式精确估计刀具磨损宽度,精度等同于离线的显微镜仪器测量,此外核主成分分析方法预测精度最高。     

从数字化到智能化——数控机床先进制造技术研究进展

随着现代信息技术的不断发展,机械制造加工越来越趋向于数字化、网络化和智能化。数控机床作为制造加工领域关键的加工设备,也面临智能转型升级的一个新阶段。文中对团队近年来在数控机床数字化方面的研究进展进行了综述,主要包括数控机床的数据采集技术、数据传输技术、车间级设备三维仿真监控以及数据分析与预警技术,介绍了在这些领域的一些技术突破和科研成果,指出了研究工作存在的问题与不足,并对未来数控机床智能化的发展与研究进行了展望。     

机床的数字控制（下）

论述了机床数控系统的现状和发展趋势,分析了开放式数控系统的体系结构,指出了STEP-NC是下一代数控系统发展方向之一。数控系统通过不断提高插补精度和采用数字总线伺服来提高加工精度的同时,采用信息物理深度融合（CPS）技术,提高数控系统的人机交互、网络化和智能化水平。现在数控系统不仅是生产加工设备的控制系统,也成了智能工厂不可缺少的信息节点。     

Real‐Time Monitoring of Tool Fracture in Turning Using Sensor Fusion

The sensor fusion method using both an acoustic emission (AE) sensor and a built-in force sensor is introduced for on-line tool condition monitoring during turning. The cutting force was measured by a built-in piezoelectric force sensor, which was inserted in the tool turret housing of an NC lathe. FEM analysis was carried out to locate the most sensitive position for the sensor. A burst of AE signal was used as a triggering signal to inspect the cutting force. A significant drop in cutting force indicated tool breakage. The algorithm was implemented in a DSP board and the monitoring system was installed on a CNC lathe in an FMS line for in-process tool-breakage detection. The proposed system showed an excellent monitoring capability.     

Actualities and Development of Heavy-Duty CNC Machine Tool Thermal Error Monitoring Technology

Thermal error monitoring technology is the key technological support to solve the thermal error problem of heavy-duty CNC(computer numerical control) machine tools. Currently, there are many review literatures introducing the thermal error research of CNC machine tools,but those mainly focus on the thermal issues in small and medium-sized CNC machine tools and seldom introduce thermal error monitoring technologies. This paper gives an overview of the research on the thermal error of CNC machine tools and emphasizes the study of thermal error of the heavy-duty CNC machine tool in three areas. These areas are the causes of thermal error of heavy-duty CNC machine tool and the issues with the temperature monitoring technology and thermal deformation monitoring technology. A new optical measurement technology called the ‘‘fiber Bragg grating(FBG) distributed sensing technology' for heavy-duty CNC machine tools is introduced in detail. This technology forms an intelligent sensing and monitoring system for heavy-duty CNC machine tools.This paper fills in the blank of this kind of review articlesto guide the development of this industry field and opens up new areas of research on the heavy-duty CNC machine tool thermal error.     

An intelligent sensor fusion system for tool monitoring on a machining centre

The objective of this paper is to construct an intelligent sensor fusion monitoring system for tool breakage on a machining centre. Since none of the sensing and diagnosis techniques have proved to be completely reliable in practice, an intelligent tool-monitoring system consisting of a neural-network-based algorithm and a sensor fusion system is proposed. The dual sensing signals of cutting force and acoustic emission are used simultaneously in the proposed system owing to good correlation existing between them, and, a self-learning neural-network algorithm is used to integrate multiple sensing information to make a proper decision about tool condition. The results show good performance in tool-breakage detection by the proposed monitoring system, especially where there is high interference.     

WSN在数控机床群与换刀机器人中的应用研究

为了实现换刀机器人与数控机床群的信息交换,研制了一个无线传感器网络.每台数控机床和换刀机器人都安装了一个传感器节点,数控机床传感器节点动态感知和采集数控机床的加工状态和换刀信息,并传输给换刀机器人的汇聚节点.换刀机器人一旦接收到换刀指令,立即执行数控机床的换刀任务,并将数控机床群感知采集的加工状态和换刀信息,通过GPRS传输到数控机床群远程控制中心,实现数控机床群远程实时监控.     

Controller based manufacturing system management—How close to reality?

Many machine tool manufacturers, research institutes and universities are currently conducting studies aimed at achieving efficient unmanned machining on Computer Numerically Controlled (CNC) equipment. The objective is to provide the infrastructure necessary for the development of fully automated production systems. Accordingly, this paper seeks to outline the concepts involved in computerised machine tool monitoring and control, thereby illustrating the use of intelligent sensor based manufacturing management systems in unmanned production.     

用于加工中心的在线工件自动测量系统

介绍一种可用于加工中心的在线工件自动测量系统的构成及功能。该系统采用新型触发式传感器 ,可使刀具刀尖自身作为测头测试工件加工尺寸。该系统可用于工件的装夹找正 ,也可对工件进行自动在线测量 ,并能根据测量结果对加工误差进行补偿以提高加工精度     

基于智能报警的刀具状态在线监测技术

为了提高机床加工过程中刀具磨损的监测能力,选择主轴电流和进给电流为主要信息,基于小波分解及软测量模型进行电流信号的多特征提取,从加工进给和主轴驱动两方面反映刀具磨破损信息;在此基础上,基于Parzen视窗法进行多特征信息的数据融合,构建智能报警模型,并依据拉依达法则确定报警边界,从而实现刀具状态的智能报警.将该技术应用到机床的加工中,实验证明可以实时地监测刀具运行状态并进行磨破损报警.     

双转台五轴机床空间误差补偿技术研究

几何误差、热误差和切削力误差占到了机床总误差的75%,对这3项误差进行控制是提高机床加工精度的关键所在。以双转台五轴机床的空间误差作为研究对象,通过对加工位置、主要热源及电动机电流等相关因素进行分析,确定空间误差建模所需的位移变量、温度变量和切削力变量。以现有的多种误差建模方法为基础,通过对信息融合技术进行研究,提出一种机床空间误差的多模型融合预测方法,建立综合反映几何误差、热误差和切削力误差的最优空间误差模型。最后以DSP为核心,设计空间误差补偿器,实施空间误差补偿,验证补偿效果。结果显示,建立的模型预测精度较高,残差小于2μm,而实施空间误差补偿后,加工零件的轮廓误差也由15μm降到了5μm,补偿效果明显。