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刀具加工狀態(tài)監(jiān)控及切削數(shù)據庫

發(fā)布時間：

2022-10-30 16:33

刀具切削過程的智能監(jiān)控是實現(xiàn)智能制造的關鍵技術。隨著人力成本的不斷提高和對自動化生產的迫切需求，無人化車間與黑燈工廠將越來越普遍。刀具切削過程智能監(jiān)控技術可以實時感知刀具的工作狀態(tài)，在掌握刀具是否存在異常的同時能夠自動調整工藝參數(shù)；當發(fā)現(xiàn)刀具工作狀態(tài)出現(xiàn)故障時及時做出預警及決策，從而提高生產效率并保障加工質量。因此，無人干預條件下的刀具狀態(tài)監(jiān)控，是實現(xiàn)切削加工自適應調整的基礎，也是機床設備安全工作的保障。

刀具在切削過程中的磨損、破損行為和刀具振動是影響加工表面質量的重要因素。刀具磨損是切削過程中刀具的正常損耗形式，刀具磨損量增加易導致表面加工質量變差、加工精度下降等，從而造成廢品率上升；刀具破損是刀具的非正常損壞，破損嚴重時將急劇惡化加工表面質量甚至損壞加工設備。因此，需要對刀具的磨損、破損狀態(tài)進行有效實時監(jiān)控，并根據刀具工作狀態(tài)給出換刀、停車等指令或優(yōu)化后續(xù)工藝參數(shù)。刀具振動是切削刀具與工件之間相互作用的結果，不穩(wěn)定的刀具振動將影響切削系統(tǒng)的加工穩(wěn)定性，振動嚴重時（如顫振）可能損壞工件加工表面并產生刀具崩刃。刀具振動問題影響因素眾多、時變性強且建模過程復雜，一般難以完全避免。

開發(fā)有效的刀具加工狀態(tài)監(jiān)測技術對于實現(xiàn)切削過程的自動化運行、保證零件加工質量、保護機床設備安全以及提高生產車間的智能化水平具有重要意義?，F(xiàn)有智能刀具主要通過安裝某一種或幾種傳感器實現(xiàn)刀具狀態(tài)監(jiān)測功能，例如采用壓電陶瓷薄膜或聲表面波傳感器可以實時監(jiān)測刀具磨損，利用集成熱電偶可以測試切削溫度等。隨著智能制造技術的發(fā)展，更便捷且高效地在切削刀具或加工系統(tǒng)中集成不同功能傳感器，并基于多傳感器融合技術和人工智能算法對復雜切削狀態(tài)進行監(jiān)測，實現(xiàn)刀具狀態(tài)監(jiān)控與數(shù)控加工系統(tǒng)的多維交互，從而主動調整加工參數(shù)并充分發(fā)揮刀具與機床的工作效能，將是未來智能刀具和智能制造的發(fā)展趨勢。

切削數(shù)據庫是利用計算機技術存儲刀具和加工工藝數(shù)據，按照生產需求迅速獲取特定加工場景下所需刀具信息和切削參數(shù)的數(shù)據化管理工具。利用切削數(shù)據庫技術可以根據生產約束條件優(yōu)化切削工藝，實現(xiàn)高效高質切削加工。數(shù)據庫技術將先進的計算機技術與傳統(tǒng)制造業(yè)相融合，實現(xiàn)制造資源信息的數(shù)據化和結構化管理，符合制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展趨勢?；趯嶒炇以囼灁?shù)據、車間生產經驗數(shù)據以及文獻手冊數(shù)據等，可開發(fā)出涵蓋車、銑、鉆和鏜等系列化加工工藝的刀具數(shù)據庫系統(tǒng)，為用戶提供優(yōu)化的鈦合金等難加工材料的切削刀具、切削用量等加工信息，從而有效提高生產效率?；诩庸ぬ卣鞣诸惤⒉煌愋土慵募庸?shù)據庫系統(tǒng)，同時結合實例推理技術，將已有切削加工積累的切削數(shù)據和經驗模型存儲在數(shù)據庫中，可為新加工案例提供數(shù)據基礎和參考解決方案。進一步將切削數(shù)據庫系統(tǒng)與CAM軟件集成，可以為數(shù)控編程快速準確地提供切削數(shù)據，有利于縮短生產制造周期，提高產品的市場競爭力。