本发明专利技术公开了一种数控铣床加工过程状态信息评价装置，由评价装置MCU将机床上的加工状态数据采集阵列装置、信息存储设备、数控系统等装置连接成为半闭环控制回路。加工状态数据采集阵列采集数控机床加工过程中的主轴电流、进给电流、振动、加工温度等状态数据，并能够智能识别刀具磨损、破损、工件毛坯的材料缺陷等异常状态。通讯单元能够使加工状态信息采集阵列与评价装置MCU实现实时连接。评价装置MCU按照一定的算法对采集得到的加工状态参数进行检验分析，生成检验报告，并指导信息存储设备更新最优参数记录；同时评价装置MCU具有预判功能，在遇到不可处理的问题时提请报警，同时分析相应的错误原因并给出恰当的解决措施。本装置对铣床的加工参数和加工过程的状态信息进行检测。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种数控铣床加工过程状态信息评价装置，由评价装置MCU将机床上的加工状态数据采集阵列装置、信息存储设备、数控系统等装置连接成为半闭环控制回路。加工状态数据采集阵列采集数控机床加工过程中的主轴电流、进给电流、振动、加工温度等状态数据，并能够智能识别刀具磨损、破损、工件毛坯的材料缺陷等异常状态。通讯单元能够使加工状态信息采集阵列与评价装置MCU实现实时连接。评价装置MCU按照一定的算法对采集得到的加工状态参数进行检验分析，生成检验报告，并指导信息存储设备更新最优参数记录；同时评价装置MCU具有预判功能，在遇到不可处理的问题时提请报警，同时分析相应的错误原因并给出恰当的解决措施。本装置对铣床的加工参数和加工过程的状态信息进行检测。【专利说明】数控铣床加工过程状态信息评价装置
本专利技术涉及数控铣床加工过程的状态信息评价，属于数控加工控制领域。
技术介绍
对加工过程中状态的稳定性实施有效监测是提升数控整体技术水平的关键问题之一。数复杂性、非线性和不确定性是数控加工过程的显著特征，但是它是依据事先拟定的加工指令来实现的，是一种开环加工方式，这种方式忽略了机床加工过程中的外部干扰、机床本身的健康状况等不稳定因素造成的负面影响，严重影响了数控机床的加工性能和加工质量的提升，因此在加工过程对这些因素进行实时的监控评价和滚动优化就显得十分重要。数控铣床的加工属于断续切削过程，其加工过程更加复杂，加工过程中的不确定因素更多，如何在加工过程中实现加工信息的评价优化已经严重的制约了铣床加工质量的提高。现有技术已对数控加工过程监控进行了较为广泛的研究，如中国专利申请文件“机床监控系统”(申请号200510050791.X，申请日2005.07.15)，是通过监控机床的运行作业信息，对机床的生产状况进行管理分析，实现了对机床和操作人员状况的有效了解和管理，该专利技术主要用于对生产过程的流程管理，并未涉及具体的监控算法。“一种数控机床加工性能监控系统”(申请号200810048524.2，申请日2008.07.25)，对多台机床的自身参数和现场加工状态进行检测，分析了机床当前加工性能及其发展趋势，保证了机床的加工安全和质量，该专利技术所反映的加工性能状态数据仅为:主轴电流、进给电机电流、主轴振动量，其表述机床的加工过程的信息比较单一，不足以综合反应机床的实际加工状态，且该专利技术主要针对网络化的信息传输，而非针对具体的机床加工过程的监测技术并未深入涉及。而“自适应控制车削操作的方法和系统”(申请号99811978.4，申请日1999.09.02)只是针对车削加工提出了一种自适应的控制方法，涉及到了一些简单的车削加工过程，而车削加工过程为连续切削，其过程与机理相对简单，铣削过程则为断续切削，其过程及不确定性远比车削过程复杂。因此针对铣削加工过程状态信息评价优化方面的研发工作在国内尚空白，有待于加快速度进行相关研发。
技术实现思路
基于上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种数控铣床加工过程的状态信息评价装置，其能够对加工过程中状态信息的稳定性进行有效的检测，以提升数控技术整体水平。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:一种数控铣床加工过程状态信息评价装置，包括评价装置MCU、通讯单元、加工状态数据采集阵列单元、信息存储设备和报警器，其特征在于:所述的铣床加工过程状态信息采集阵列单元包括:信息采集模块、模式转换模块和控制服务|吴块，其中:所述信息采集模块用于采集机床铣削加工过程中的主轴电流、进给电流、振动、加工温度等不同状态数据，并能够智能识别刀具磨损、破损、工件毛坯的材料缺陷等异常状态，这些信号构成加工过程信息阵列，工作时采集模块将获得的状态信号进行简单的预处理，然后传递给模式转换模块；所述模式转换模块根据评价装置MCU的评价指标，对信息采集模块得到的信息阵列按照模糊分类模式识别的方法进行快速计算，使之成为评价装置MCU能够识别的量化的实际运行参数；所述控制服务模块发送量化后的实际运行参数，接收评价装置MCU传递回来的控制参数、指导数控系统进行相应的参数优化；在数控系统不能够完成自适应优化的情况下可以提交报警申请，并给出相应的警告提示；所述通讯单元内置增益元件和屏蔽电路，可有效地实现评价装置MCU与加工状态数据采集阵列单元之间的通讯；所述评价装置MCU为具有完整的自我学习能力的计算机设备，能够保存加工历史过程中的最优参数，并将下一加工过程中的参数信息与最优解进行对比，生成检验报告，并据此做出机床参数调整的决策结果；所述信息存储设备用于快速存储铣床的加工参数，并对按照加工工件形状、工艺、材质进行分类、保证在下一次在相同加工条件下能够快速的使铣床的加工工艺性能达到最佳；所述报警器是指在加工工艺性能参数远离最佳参数且不能够通过评价装置MCU和数控系统得到有效调节时进行报警的一种服务装置；所述铣床加工工艺性能的主要参数包括:主轴电机电流、进给电机电流,振动、发热。其中，所述信息采集模块包括以下两种:I)利用伺服调整工具采集数控系统所给定的指令位置、指令速度、指令电机位置、指令脉冲位置、力矩电流、指令电机位置、指令脉冲位置，并根据数控系统得到的反馈信息推算出工作台的实际位置、实际速度、跟随误差、实际电机位置，实际脉冲位置、指令增量行号的数字化信息，并将采集到的数据保存为txt文件；2)利用指令域示波器采集加工过程的跟踪误差、电机电流、主轴功率、主轴振动等状态数据，使其与加工指令相对应形成以G代码为自变量的实时监控图像，并将采集得到的数据以txt文档的形式进行保存。其中，所述模式转换模块将信息采集模块得到的信息按照模糊分类模式识别的方法进行加工处理，绘制出时域信号图像和指令域信号图像，生成信号微波图像，在显示器上进行显示；，同时保存为相应的文档，以便发送给评价装置MCU。其中，所述控制服务模块控制服务模块内置ARM芯片，可将模式转换模块变换后的数据进行打包压缩，以加快信息传递速度；同时控制服务模块还接受评价装置MCU所发出的指令数据，进行解压和派送，以控制铣床加工参数的优化和升级，确保铣床可以实时更新加工数据；数据压缩的算法为HCNC Data compression算法,解压过程为HCNC Datacompression算法的逆向过程。其中，所述通讯单元由光纤或者是基于wifi的无线网络发送接收模块、保护电路、增益电路、屏蔽电路构成。其中，所述评价装置MCU对采集得到的加工状态数据和数控机床原有的最优状态参数进行对比，并将最终结果传递给信息存储设备和控制服务模块，通过控制服务模块控制、更新数控统床的加工参数；通过HCNC determine算法判断机床的加工参数是否在可优化处理的范围内，并根据判断结果进行实时报警指令的发送，显示相应的解决方案。其中，还包括数控铣床健康评价体系的建立，其包括数控铣床心电图、工艺设备疲劳指数和加工精度三部分，所述数控铣床心电图利用采集得到的主轴电流信号和进给电流信号，在时域上形成以幅值和波形为因变量的数控铣床心电图，反映数控铣床在加工过程中主轴电流、进给电流在刀路轨迹变化的情况下的大小和平稳度，用来研究数控机床的主轴系统的稳定性和进给系统的精准性；所述工艺设备疲劳指数利用采集得到的加工本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李曦，乔廷强，朱念念，施阳，陈吉红，徐轶，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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