数控加工切学参数优化分析外国文献-中文翻译.pdf

先 进 的 数 控 系 统 在 加 工 过 程 中 的 进 给 率 优 化：严格的质量要求和严格的客户需求是更普遍的，是适应性强的和可互操作的新一代机床控制器的发展背后的主要推力。一些国际标准，如智能数控加工提出了一个原景。本文提出了C）的实施。该系统允许在加工过程中的优化，以缩短加工时间，提高产品质量。在系统中，经制定出来的协助工艺人员在分配适当的加工参数。化之前进行加工操作过程中或之后，收集数据和监测如机械振动，加速度和加加速度，切割功率和进给速率。关 键 词 ：数控（测1介 绍多年来，计算机数控机床（经开发到加工高精密产品的能力。支持数控发展的技术之一是机器状态监控（在这样做时，机床通过传感元件，信号调节器件，信号处理算法和信号解释的监督。数控机床的实时监控，各种智能功能，如自适应控制，重新生成优化的数据集和先进的优化模型已经开发和实施。以这种方式，不同的加工过程中的异常可以在早期阶段检测到，保证了更安全的加工环境。动用而，挑战依然存在，在应对频繁的设计修改，市场需求的产品如质量和更短的时间更严格。此外，加工一直以客户为中心，而不是制造商驱动。要在加工过程中的对质量控制，最好的加工参数监视和控制，使机床的行为分析在适当时间采取适当行动。正在进行的进程的监测和控制主要关注的是记录相关的数据，因此，机床的特点是反馈的实时反应。例如，在加工领域，保持最佳的加工参数，以避免过度主轴加载过度，这需要适当的组合和持续机床的性能。了解这些特点，要求精确的实证模型和系统控制机床之间的一个权衡。为了应对这个问题，目的是产生自我调节的智能系统，能够适应千变万化的加工环境。此外，随着技术的发展，目前也有授权适应性，敏捷性，可重构性和互操作性的要求和新的前景。为实现这一目标，有多个障碍。首先，尽管技术成就伟大，但当代数控程序仍在执行基于一组连续的称些代码很少，如果有的话，至少超过50年前。代码的最初设计是进行低级别的数据集，大多是一步一步的指示，以推动机床最早的模型。仍然被广泛使用，只能容纳一个子集的信息，这已经成为一个障碍，不能实现一个完整的，智能化和优化的加工环境。举例来说，虽然各项工作一直致力于提高优化模型，一系列的功能不能被利用并纳入代码。其次，只有有限的控制程序的允许在加工过程中执行，使得它难以改变车间的方案。最后一分钟的变化是不允许的。加工操作主要由预定的在大多数情况下，机床不能够改变任何切1削条件和加工操作时的加工顺序。此外，因为它只支持单向信息流从设计到制造，到生产过程中的任何急剧的改变不能很容易地保存和直接反馈给设计师。最后，从且不会启用反馈，。其结果是，这种传统方式 用 的 启 用 的 启 用 的 启 用 框 架 框 架 框 架工件的特点，工具属性和优化切削参数，往往是由经验丰富的运营商提供的加工工艺。开发的）离线优化模块，（二）数据模型支持流程的优化，（三）过程监测和控制的功能要求。下面对这些功能的要求进行了说明：（a）离线优化的最佳加工参数的初步测定。（b）开始，分配适当的任何机加工操作的加工参数是必要的。可用于模拟最佳的加工参数的工具，以确定最佳的加工参数。（c）数据模型，支持流程的优化。（d）智能加工需要一个全面的数据支持自适应控制和监测过程中的加工以及优化加工操作的监督自治模式。在这方面，满足用于数据建模的优化。(e)连续加工过程的监控和优化。加工过程涉及刀具工件议案，加工参数和机床功能之间复杂的相互作用。连续监测这些活动的一种重要方法是跟踪加工中出现的任何异常。处理后的数据可以被馈送到用于自适应控制算法。3开 发 的 系 统已开发的系统架构，是支持一个智能的，可互操作的，知识性和创新的制造平台。在加工领域，它被广泛地视为过载的主轴，切削力过大，刀具磨损等方面的限制可能导致的重大问题，如刀具破损，产品质量恶化，甚至更糟糕的机器故障。因此，连续监测机器的行为，实时优化和系统保留的加工知识进行了整合，从而引发全面的架构称为图3如图3层次的数据，工艺规划，用于控制机器的动作和知识数据评估，2为后续加工操作的机器控制数据。这些信息流发生在三个独立的子系统：些子系统是在下面的章节中讨论。助工艺人员，生产配适当的加工参数。它是于两个标准，最小加工时间和最佳的表面质量。有四个参与开发 规 划工艺规划的目的是丰富加工功能，成由种实体是那些含有额外的加工参数的通用信息，切削刀具和工作计划。此外，可以使用附加信息，如材料性质和表面状况的要求，以支持所需的最终部分。可用的信息在此格式下将保持其通用性，直到此刻充的过程中计划与本地制造业信息化，以产生一个特定的或本地进程计划。 线 优 化 器 发 展优化模块是负责优化加工参数，模拟特定的加工功能，这是有关的信息的基础上在此模块中的机床能力等，获得切削力切削功率计算尤其是进给速率是获得适当的切削进给速率，主轴转速和切削深度等参数。此模块也可以使用从效性的（品质的关键（优化算法已被开发，对应于最小加工时间和最佳的表面质量的标准，分别。而增加材料去除率是主要制约因素切削功率的主要目标之一。另一方面，开发的优化算法，利用模糊逻辑处理不精确的数据。输出实现是关键时间或质量的关键目标是优化加工参数。优化结果的列在一个图形用户界面。该模拟器开发使用）软件根据国家仪器（图3为了验证系统的性能和算法，在测试情况下进行显示加工参数的行为。为了模拟在实际的情况下，切削力波动，目标范围内的随机噪声添加到理论的切削力也已开发的表面粗糙度的预测模型。很显然，从实际加工的切断力获得的值也可以被使用作为输入到仿真器。这可以通过在加工过程中切削力的实际值，以验证。参数方程纳入发展3入的数据窗格中包含的信息，如不同类型的铣削操作，工件和刀具材料的属性，机械效率和芯片负载。用户有选项来设置这些数据所需的值。为了计算信息，如允许在切割深度的基础上对加工能力和主机的电源功率和切割力预先设定。机床数据窗格中显示有关机3床的功能，比如机床的电机功率和最大切削深度的信息。该窗格还提供了两个开关，开/关和C。例如格中显示预测功耗，切削力预测，目前的每齿进给，进给速率和材料去除率。它还包括功率限制的警告，指示安全限制和超出限度的功耗。图3削力和材料去除率，这是通过计算输入的机械效率，不同类型的铣削过程中，刀具材料，工件材料，刀具几何形状，每齿的最大进给深度切割机动力都不同。根据切削力变化，从计算的结果给出了一个优化的进给速率。例如，如果计算出的切削功率大于机器的电源，进料将计算出的切削功率降低，直到达到允许值，即，小于机器的电源。这样做，可避免过大的切削力。 翻 译该解释器（在图3和1的及新开发的优化数据模型。这种新开发的数据结构为前的解释是能够翻译基本铣削功能。因此，额外的功能是需要处理的机器执行的优化数据。图3入文件，工具的文件名和错误文件。一旦开始处理一个向对象的数据被转换成一组加工特性和工步在典型加工指令（形式执行。此许在加工过程中进行流程优化。 路 径 执 行 加 工 的 解 释这种方式，集成过程中的筹办，优化策略和机床能力之间的链路。支持流程优化，持续监测和控制。这项研究演示了如何利用被称为供了三个功能：（一）通过二）优化机器参数的自适应控制（三）模糊推理系统（开发和集成3个最佳的进给速率被定义为一个进给速率的加工时间很短的一段不超过铣床的额定最大功率，并不会导致多余的振动。通常情况下，每台机器工具都有其自己的最大额定功率。这可以被用来作为基准设定的机床能力的限制。考虑机床的额定功率，工作切削功率保持在低于主电机功率，以保持加工操作过程中的安全区。以这种方式，如主轴过载，过多的切削力，颤振，刀具磨损，产品质量的恶化，并连机刀具破损的问题是可以避免的。4图3考切削功率（设置为一个值的正下方的最大功率（Nm 考虑参考切削功率的电源，可能过冲。优化过程的简要说明如下，使用图中的相应编号4。在粗加工过程开始于一个最大切削深度。开始进给率是从先前计算的数据得到。该值被分配至目的是实现缩短加工时间。在加工过程中，刀具可能需要直线或圆弧插补。这是使用削力传感器检测的基础上计算切削功率的切削力。使用电机功率为参照，切削功率误差（切削功率变化（在数学上，这两个错误表示为：() ()=（3) () ()1= 两个错误作为模糊控制的输入。模糊推理系统由一个基本的输入模糊化，模糊推理引擎，模糊规则库，隶属函数和模糊化。控制信号是进给速率。模糊规则是用于优化分配给轴致动器的进给速率。对于粗加工操作，进给率优化表达式（3-）和（3()m 1 ,)8(=（3-）( ),x=（3在精加工操作的情况下，进给速率优化式表示（3在这种情况下，系统切换到正常的)( )m 2 ,8n =（3现此算法是为每一个工具沿X，程序适用于机器的所有功能包含进给命令，如样的结果与优化的进给速率变化的平稳过渡，这是不可能的基于束操作中，进给速率进行了优化，以达到所要求的表面质量。该程序利用数据采集卡的电压的输入和输出的控制信号转换成的值是由计算机可解释的，反之亦然。美国国家仪器公司计算机（为它的机载数据采集（，可用的软件开发的。中包含阅读和发送信号的功能。机床采用的是201年于图33动（自动）控制。手动功能提供X，Y，度倍率为顺时针（逆时针（转。控制功能提供负载，运行和线路的运行选项。运行”选项，执行系统的文件，命令行显示。最后，线路运行提供了一个选项，用于显示由用户选择的特定命令的用视觉显示一组由两个控制功能。始）“选项也可以用来开始获取由切削力的数据，这是用来作为同一时间，一个加速度传感6器的信号被收购为脱机数据分析。 识 为 基 础 的 评 价提供基于机器状况的优化和更新的参数，效率和生产力的加工性能是关键。实现这一目标的方法之一是赋予整个产品开发过程控制器与智能知识。这是通过知识评价系统，车间更新的数据信息记录和评估。可以做到通过直接记录或网络使用的协议，如加工过程中直接录制的方法是一个简单的数据节电方法。网络记录需要一个开放的架构，网络协议。在记录过程中，可包括如实际的进给速率，加速度，加加速度，加工时间，实际的切割力和振动，然后再评估，以确保不超过允许的切削功率的机床的加工参数。此信息被用于更新系统中的最后一个动作就是以知识为基础的评估记录实际的进给速率。然后，所记录的信息，以对更新的机器状态与最新特性此，加工参数的调整，可以在稍后的时间进行。可以作为一个推动者。它的体系结构可以很容易地部署和加装到现有的机器，因此各种类型的加工环境中提供灵活性和便携性的功能。备，适配器，代理和客户端。他们共同作为骨干通信标准。该装置被称为是负责提供监测数据的组件，如控制器，传感器和机床。这些数据是由数据采集系统收集的适配器。适配器是负责通信和流媒体的代理。设备的应用程序编程接口（该适配器将沟通作为数据采集过程。代理，然后接受数据请求从客户端应用程序，然后返回后，客户端可以从文档中提取数据，并显示给用户。这些数据可用于更有意义的输出，通过机床的当前状态的评估。 采 集 和 分 析由于比与传统的此可以被保存加工知道如何根据据记录，可视化和评估。首先，数据流式传输，通过以在不同的地点访问。动态记录的加工参数，包括实际进给速度，加速度，挺举，切削功率和最大振幅。其次，该系统提供了一个用户界面，用于可视化的目的。该接口由一个树形视图，表和图形表示所收购的动态加工参数。在图3三，加工参数进行评估，其目的获得另一组随后的机械加工操作的最佳参数。这些措施包括：（a）实际切削功率值来计算最佳的进给速率，（b）加速度和加加速度值进行评估，以获得平滑的运动，（c）分析得出通过观察振动信号短时傅立叶变换（在切割过程中，以避免过多的数落。7图3助提供适当的安全加工操作的进给速率。这些进给速率，然后分配更新这种方式，可以利用的知识，在执行卓越的加工操作。 评 估数据流通过连续记录到一个数据库记录的数据的一部分示于表1。在表中可以看出，对于每一个时间增加，可以观察到的机器行为的变化。清晰可见的是逐步改变进给速率为每一个时间增量。这些进给速率的动态行为，可取得进一步分化加速性能。在加工过程中，机械元件的振动的激发可能导致过度增加加速度，这可能会导致加速刀具的磨损，提高加工噪声和大的轮廓加工误差。因此，急动度可以作为一个指标为光滑的加工操作标准。表1中记录数据通过s）。瓦）、米/分钟）、m m /m m /0从时域的数据需要被记录，另外，由于大量的时域数据（在10,0时域振动信号处理使用3时傅立叶变换，可以执行频率的变化随时间的持续时间。从这种变化中，可以发现，任何重大的喋喋不休，这将决定在那个时候进给速率值。例如，记录的数据表明，该控制器产生的进料速率为127毫米/分钟，结果是，进给速率为127m m /分钟，可确认为过速的机床工作台的移动。应避免在后续加工操作更新的种实时的进给速率值可以控制，使其不超过允许的颤振频率的振幅的值，通过设置在调谐系统中的进给速率的上限。因此，改进的进给速率可以被分配到控制器。图3使用据相同的数据结构合并为各种应用提供了一个有前途的平台。它带来了设计数据，如几何尺寸，公差和材料到加工操作过程的控制和监测，成为一个强大的控制机制。出于这样做的好处，新开发的架构优化的目的是扩充现有的一体的综合环境中，高层次的机器状态监测行使优化加工流程是必要的。开发的一个子系统，负责早期阶段优化。