基于多源信息集成的數(shù)控批量加工過(guò)程換刀決策方法及應(yīng)用.pdf

1、刀具是切削加工過(guò)程的重要組成部分。在數(shù)控批量加工過(guò)程中，刀具不可避免地會(huì)發(fā)生磨損，影響工件質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)造成刀具損壞甚至機(jī)床事故；因此必須及時(shí)地對(duì)磨損失效刀具進(jìn)行更換以避免質(zhì)量損失和安全事故。然而頻繁地?fù)Q刀會(huì)增加刀具成本，在批量加工過(guò)程中還會(huì)造成生產(chǎn)中斷，降低生產(chǎn)效率。因此建立合理的刀具更換策略來(lái)控制加工過(guò)程是非常有必要的。現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)換刀法、壽命預(yù)測(cè)換刀法和監(jiān)控?fù)Q刀法分別存在著準(zhǔn)確性差，參數(shù)估計(jì)困難或傳感器安裝困難、成本高昂等不足。本文結(jié)

2、合國(guó)家重大科技專項(xiàng)子課題“齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場(chǎng)管理與智能監(jiān)控系統(tǒng)”（課題編號(hào)：2011ZX04001-041）的需要，在分析批量工件數(shù)控加工過(guò)程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，旨在提出一種能夠保證工件加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率的換刀決策方法。
　　本文首先分析了基于刀具壽命預(yù)測(cè)和基于刀具磨損狀態(tài)監(jiān)控的兩種主要刀具更換方法的優(yōu)劣，決定采用刀具磨損狀態(tài)監(jiān)控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)換刀決策；然后分析刀具磨損與切削功率、工件質(zhì)量以及加工進(jìn)度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，

3、提出基于進(jìn)度、功率和工件質(zhì)量信息集成的批量工件數(shù)控加工過(guò)程換刀決策方法的總體思路。
　　然后本文針對(duì)一般情況下的數(shù)控批量加工過(guò)程，提出了基于功率和質(zhì)量信息集成的批量加工換刀決策方法；針對(duì)刀具有更換件數(shù)經(jīng)驗(yàn)值的數(shù)控批量加工過(guò)程，提出基于進(jìn)度、功率和質(zhì)量信息集成的批量加工換刀決策方法。并研究了換刀方法中多源信息的獲取方法，提出了基于PLC I/O接口的機(jī)床加工進(jìn)度獲取方法、基于無(wú)線傳輸?shù)馁|(zhì)量信息獲取方法和基于HC-33C3功率傳感器的

4、主軸切削功率獲取方法。其中進(jìn)度獲取方法與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)類型無(wú)關(guān)，具有很好的擴(kuò)展性；質(zhì)量獲取方法能夠快速地獲取工件數(shù)字化質(zhì)量數(shù)據(jù)；功率獲取方法可以通過(guò)輸入功率計(jì)算出主軸切削功率信息。同時(shí)為了有效地識(shí)別功率信息狀態(tài)，本文提出基于支持向量機(jī)分類的切削功率信息識(shí)別方法。
　　最后，基于上述研究?jī)?nèi)容，對(duì)數(shù)控批量加工過(guò)程換刀決策方法進(jìn)行了應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。本文介紹了應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原則、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的功能模塊、系統(tǒng)所用硬件的通訊過(guò)程以及系統(tǒng)中所