先 進(jìn) 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 在 加 工 過 程 中 的 進(jìn) 給 率 優(yōu) 化：嚴(yán)格的質(zhì)量要求和嚴(yán)格的客戶需求是更普遍的，是適應(yīng)性強(qiáng)的和可互操作的新一代機(jī)床控制器的發(fā)展背后的主要推力。一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如智能數(shù)控加工提出了一個(gè)原景。本文提出了C）的實(shí)施。該系統(tǒng)允許在加工過程中的優(yōu)化，以縮短加工時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在系統(tǒng)中，經(jīng)制定出來的協(xié)助工藝人員在分配適當(dāng)?shù)募庸?shù)?；斑M(jìn)行加工操作過程中或之后，收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)如機(jī)械振動(dòng)，加速度和加加速度，切割功率和進(jìn)給速率。關(guān) 鍵 詞 ：數(shù)控（測(cè)1介 紹多年來，計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床（經(jīng)開發(fā)到加工高精密產(chǎn)品的能力。支持?jǐn)?shù)控發(fā)展的技術(shù)之一是機(jī)器狀態(tài)監(jiān)控（在這樣做時(shí)，機(jī)床通過傳感元件，信號(hào)調(diào)節(jié)器件，信號(hào)處理算法和信號(hào)解釋的監(jiān)督。數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)監(jiān)控，各種智能功能，如自適應(yīng)控制，重新生成優(yōu)化的數(shù)據(jù)集和先進(jìn)的優(yōu)化模型已經(jīng)開發(fā)和實(shí)施。以這種方式，不同的加工過程中的異?？梢栽谠缙陔A段檢測(cè)到，保證了更安全的加工環(huán)境。動(dòng)用而，挑戰(zhàn)依然存在，在應(yīng)對(duì)頻繁的設(shè)計(jì)修改，市場(chǎng)需求的產(chǎn)品如質(zhì)量和更短的時(shí)間更嚴(yán)格。此外，加工一直以客戶為中心，而不是制造商驅(qū)動(dòng)。要在加工過程中的對(duì)質(zhì)量控制，最好的加工參數(shù)監(jiān)視和控制，使機(jī)床的行為分析在適當(dāng)時(shí)間采取適當(dāng)行動(dòng)。正在進(jìn)行的進(jìn)程的監(jiān)測(cè)和控制主要關(guān)注的是記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，因此，機(jī)床的特點(diǎn)是反饋的實(shí)時(shí)反應(yīng)。例如，在加工領(lǐng)域，保持最佳的加工參數(shù)，以避免過度主軸加載過度，這需要適當(dāng)?shù)慕M合和持續(xù)機(jī)床的性能。了解這些特點(diǎn)，要求精確的實(shí)證模型和系統(tǒng)控制機(jī)床之間的一個(gè)權(quán)衡。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問題，目的是產(chǎn)生自我調(diào)節(jié)的智能系統(tǒng)，能夠適應(yīng)千變?nèi)f化的加工環(huán)境。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前也有授權(quán)適應(yīng)性，敏捷性，可重構(gòu)性和互操作性的要求和新的前景。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，有多個(gè)障礙。首先，盡管技術(shù)成就偉大，但當(dāng)代數(shù)控程序仍在執(zhí)行基于一組連續(xù)的稱些代碼很少，如果有的話，至少超過50年前。代碼的最初設(shè)計(jì)是進(jìn)行低級(jí)別的數(shù)據(jù)集，大多是一步一步的指示，以推動(dòng)機(jī)床最早的模型。仍然被廣泛使用，只能容納一個(gè)子集的信息，這已經(jīng)成為一個(gè)障礙，不能實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的，智能化和優(yōu)化的加工環(huán)境。舉例來說，雖然各項(xiàng)工作一直致力于提高優(yōu)化模型，一系列的功能不能被利用并納入代碼。其次，只有有限的控制程序的允許在加工過程中執(zhí)行，使得它難以改變車間的方案。最后一分鐘的變化是不允許的。加工操作主要由預(yù)定的在大多數(shù)情況下，機(jī)床不能夠改變?nèi)魏吻?削條件和加工操作時(shí)的加工順序。此外，因?yàn)樗恢С謫蜗蛐畔⒘鲝脑O(shè)計(jì)到制造，到生產(chǎn)過程中的任何急劇的改變不能很容易地保存和直接反饋給設(shè)計(jì)師。最后，從且不會(huì)啟用反饋，。其結(jié)果是，這種傳統(tǒng)方式 用 的 啟 用 的 啟 用 的 啟 用 框 架 框 架 框 架工件的特點(diǎn)，工具屬性和優(yōu)化切削參數(shù)，往往是由經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)營(yíng)商提供的加工工藝。開發(fā)的）離線優(yōu)化模塊，（二）數(shù)據(jù)模型支持流程的優(yōu)化，（三）過程監(jiān)測(cè)和控制的功能要求。下面對(duì)這些功能的要求進(jìn)行了說明：（a）離線優(yōu)化的最佳加工參數(shù)的初步測(cè)定。（b）開始，分配適當(dāng)?shù)娜魏螜C(jī)加工操作的加工參數(shù)是必要的?？捎糜谀M最佳的加工參數(shù)的工具，以確定最佳的加工參數(shù)。（c）數(shù)據(jù)模型，支持流程的優(yōu)化。（d）智能加工需要一個(gè)全面的數(shù)據(jù)支持自適應(yīng)控制和監(jiān)測(cè)過程中的加工以及優(yōu)化加工操作的監(jiān)督自治模式。在這方面，滿足用于數(shù)據(jù)建模的優(yōu)化。(e)連續(xù)加工過程的監(jiān)控和優(yōu)化。加工過程涉及刀具工件議案，加工參數(shù)和機(jī)床功能之間復(fù)雜的相互作用。連續(xù)監(jiān)測(cè)這些活動(dòng)的一種重要方法是跟蹤加工中出現(xiàn)的任何異常。處理后的數(shù)據(jù)可以被饋送到用于自適應(yīng)控制算法。3開 發(fā) 的 系 統(tǒng)已開發(fā)的系統(tǒng)架構(gòu)，是支持一個(gè)智能的，可互操作的，知識(shí)性和創(chuàng)新的制造平臺(tái)。在加工領(lǐng)域，它被廣泛地視為過載的主軸，切削力過大，刀具磨損等方面的限制可能導(dǎo)致的重大問題，如刀具破損，產(chǎn)品質(zhì)量惡化，甚至更糟糕的機(jī)器故障。因此，連續(xù)監(jiān)測(cè)機(jī)器的行為，實(shí)時(shí)優(yōu)化和系統(tǒng)保留的加工知識(shí)進(jìn)行了整合，從而引發(fā)全面的架構(gòu)稱為圖3如圖3層次的數(shù)據(jù)，工藝規(guī)劃，用于控制機(jī)器的動(dòng)作和知識(shí)數(shù)據(jù)評(píng)估，2為后續(xù)加工操作的機(jī)器控制數(shù)據(jù)。這些信息流發(fā)生在三個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)：些子系統(tǒng)是在下面的章節(jié)中討論。助工藝人員，生產(chǎn)配適當(dāng)?shù)募庸?shù)。它是于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，最小加工時(shí)間和最佳的表面質(zhì)量。有四個(gè)參與開發(fā) 規(guī) 劃工藝規(guī)劃的目的是豐富加工功能，成由種實(shí)體是那些含有額外的加工參數(shù)的通用信息，切削刀具和工作計(jì)劃。此外，可以使用附加信息，如材料性質(zhì)和表面狀況的要求，以支持所需的最終部分?？捎玫男畔⒃诖烁袷较聦⒈３制渫ㄓ眯?，直到此刻充的過程中計(jì)劃與本地制造業(yè)信息化，以產(chǎn)生一個(gè)特定的或本地進(jìn)程計(jì)劃。 線 優(yōu) 化 器 發(fā) 展優(yōu)化模塊是負(fù)責(zé)優(yōu)化加工參數(shù)，模擬特定的加工功能，這是有關(guān)的信息的基礎(chǔ)上在此模塊中的機(jī)床能力等，獲得切削力切削功率計(jì)算尤其是進(jìn)給速率是獲得適當(dāng)?shù)那邢鬟M(jìn)給速率，主軸轉(zhuǎn)速和切削深度等參數(shù)。此模塊也可以使用從效性的（品質(zhì)的關(guān)鍵（優(yōu)化算法已被開發(fā)，對(duì)應(yīng)于最小加工時(shí)間和最佳的表面質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，分別。而增加材料去除率是主要制約因素切削功率的主要目標(biāo)之一。另一方面，開發(fā)的優(yōu)化算法，利用模糊邏輯處理不精確的數(shù)據(jù)。輸出實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵時(shí)間或質(zhì)量的關(guān)鍵目標(biāo)是優(yōu)化加工參數(shù)。優(yōu)化結(jié)果的列在一個(gè)圖形用戶界面。該模擬器開發(fā)使用）軟件根據(jù)國(guó)家儀器（圖3為了驗(yàn)證系統(tǒng)的性能和算法，在測(cè)試情況下進(jìn)行顯示加工參數(shù)的行為。為了模擬在實(shí)際的情況下，切削力波動(dòng)，目標(biāo)范圍內(nèi)的隨機(jī)噪聲添加到理論的切削力也已開發(fā)的表面粗糙度的預(yù)測(cè)模型。很顯然，從實(shí)際加工的切斷力獲得的值也可以被使用作為輸入到仿真器。這可以通過在加工過程中切削力的實(shí)際值，以驗(yàn)證。參數(shù)方程納入發(fā)展3入的數(shù)據(jù)窗格中包含的信息，如不同類型的銑削操作，工件和刀具材料的屬性，機(jī)械效率和芯片負(fù)載。用戶有選項(xiàng)來設(shè)置這些數(shù)據(jù)所需的值。為了計(jì)算信息，如允許在切割深度的基礎(chǔ)上對(duì)加工能力和主機(jī)的電源功率和切割力預(yù)先設(shè)定。機(jī)床數(shù)據(jù)窗格中顯示有關(guān)機(jī)3床的功能，比如機(jī)床的電機(jī)功率和最大切削深度的信息。該窗格還提供了兩個(gè)開關(guān)，開/關(guān)和C。例如格中顯示預(yù)測(cè)功耗，切削力預(yù)測(cè)，目前的每齒進(jìn)給，進(jìn)給速率和材料去除率。它還包括功率限制的警告，指示安全限制和超出限度的功耗。圖3削力和材料去除率，這是通過計(jì)算輸入的機(jī)械效率，不同類型的銑削過程中，刀具材料，工件材料，刀具幾何形狀，每齒的最大進(jìn)給深度切割機(jī)動(dòng)力都不同。根據(jù)切削力變化，從計(jì)算的結(jié)果給出了一個(gè)優(yōu)化的進(jìn)給速率。例如，如果計(jì)算出的切削功率大于機(jī)器的電源，進(jìn)料將計(jì)算出的切削功率降低，直到達(dá)到允許值，即，小于機(jī)器的電源。這樣做，可避免過大的切削力。 翻 譯該解釋器（在圖3和1的及新開發(fā)的優(yōu)化數(shù)據(jù)模型。這種新開發(fā)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為前的解釋是能夠翻譯基本銑削功能。因此，額外的功能是需要處理的機(jī)器執(zhí)行的優(yōu)化數(shù)據(jù)。圖3入文件，工具的文件名和錯(cuò)誤文件。一旦開始處理一個(gè)向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成一組加工特性和工步在典型加工指令（形式執(zhí)行。此許在加工過程中進(jìn)行流程優(yōu)化。 路 徑 執(zhí) 行 加 工 的 解 釋這種方式，集成過程中的籌辦，優(yōu)化策略和機(jī)床能力之間的鏈路。支持流程優(yōu)化，持續(xù)監(jiān)測(cè)和控制。這項(xiàng)研究演示了如何利用被稱為供了三個(gè)功能：（一）通過二）優(yōu)化機(jī)器參數(shù)的自適應(yīng)控制（三）模糊推理系統(tǒng)（開發(fā)和集成3個(gè)最佳的進(jìn)給速率被定義為一個(gè)進(jìn)給速率的加工時(shí)間很短的一段不超過銑床的額定最大功率，并不會(huì)導(dǎo)致多余的振動(dòng)。通常情況下，每臺(tái)機(jī)器工具都有其自己的最大額定功率。這可以被用來作為基準(zhǔn)設(shè)定的機(jī)床能力的限制?？紤]機(jī)床的額定功率，工作切削功率保持在低于主電機(jī)功率，以保持加工操作過程中的安全區(qū)。以這種方式，如主軸過載，過多的切削力，顫振，刀具磨損，產(chǎn)品質(zhì)量的惡化，并連機(jī)刀具破損的問題是可以避免的。4圖3考切削功率（設(shè)置為一個(gè)值的正下方的最大功率（Nm 考慮參考切削功率的電源，可能過沖。優(yōu)化過程的簡(jiǎn)要說明如下，使用圖中的相應(yīng)編號(hào)4。在粗加工過程開始于一個(gè)最大切削深度。開始進(jìn)給率是從先前計(jì)算的數(shù)據(jù)得到。該值被分配至目的是實(shí)現(xiàn)縮短加工時(shí)間。在加工過程中，刀具可能需要直線或圓弧插補(bǔ)。這是使用削力傳感器檢測(cè)的基礎(chǔ)上計(jì)算切削功率的切削力。使用電機(jī)功率為參照，切削功率誤差（切削功率變化（在數(shù)學(xué)上，這兩個(gè)錯(cuò)誤表示為：() ()=（3) () ()1= 兩個(gè)錯(cuò)誤作為模糊控制的輸入。模糊推理系統(tǒng)由一個(gè)基本的輸入模糊化，模糊推理引擎，模糊規(guī)則庫，隸屬函數(shù)和模糊化?？刂菩盘?hào)是進(jìn)給速率。模糊規(guī)則是用于優(yōu)化分配給軸致動(dòng)器的進(jìn)給速率。對(duì)于粗加工操作，進(jìn)給率優(yōu)化表達(dá)式（3-）和（3()m 1 ,)8(=（3-）( ),x=（3在精加工操作的情況下，進(jìn)給速率優(yōu)化式表示（3在這種情況下，系統(tǒng)切換到正常的)( )m 2 ,8n =（3現(xiàn)此算法是為每一個(gè)工具沿X，程序適用于機(jī)器的所有功能包含進(jìn)給命令，如樣的結(jié)果與優(yōu)化的進(jìn)給速率變化的平穩(wěn)過渡，這是不可能的基于束操作中，進(jìn)給速率進(jìn)行了優(yōu)化，以達(dá)到所要求的表面質(zhì)量。該程序利用數(shù)據(jù)采集卡的電壓的輸入和輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成的值是由計(jì)算機(jī)可解釋的，反之亦然。美國(guó)國(guó)家儀器公司計(jì)算機(jī)（為它的機(jī)載數(shù)據(jù)采集（，可用的軟件開發(fā)的。中包含閱讀和發(fā)送信號(hào)的功能。機(jī)床采用的是201年于圖33動(dòng)（自動(dòng)）控制。手動(dòng)功能提供X，Y，度倍率為順時(shí)針（逆時(shí)針（轉(zhuǎn)?？刂乒δ芴峁┴?fù)載，運(yùn)行和線路的運(yùn)行選項(xiàng)。運(yùn)行”選項(xiàng)，執(zhí)行系統(tǒng)的文件，命令行顯示。最后，線路運(yùn)行提供了一個(gè)選項(xiàng)，用于顯示由用戶選擇的特定命令的用視覺顯示一組由兩個(gè)控制功能。始）“選項(xiàng)也可以用來開始獲取由切削力的數(shù)據(jù)，這是用來作為同一時(shí)間，一個(gè)加速度傳感6器的信號(hào)被收購(gòu)為脫機(jī)數(shù)據(jù)分析。 識(shí) 為 基 礎(chǔ) 的 評(píng) 價(jià)提供基于機(jī)器狀況的優(yōu)化和更新的參數(shù)，效率和生產(chǎn)力的加工性能是關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法之一是賦予整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程控制器與智能知識(shí)。這是通過知識(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，車間更新的數(shù)據(jù)信息記錄和評(píng)估?？梢宰龅酵ㄟ^直接記錄或網(wǎng)絡(luò)使用的協(xié)議，如加工過程中直接錄制的方法是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)節(jié)電方法。網(wǎng)絡(luò)記錄需要一個(gè)開放的架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在記錄過程中，可包括如實(shí)際的進(jìn)給速率，加速度，加加速度，加工時(shí)間，實(shí)際的切割力和振動(dòng)，然后再評(píng)估，以確保不超過允許的切削功率的機(jī)床的加工參數(shù)。此信息被用于更新系統(tǒng)中的最后一個(gè)動(dòng)作就是以知識(shí)為基礎(chǔ)的評(píng)估記錄實(shí)際的進(jìn)給速率。然后，所記錄的信息，以對(duì)更新的機(jī)器狀態(tài)與最新特性此，加工參數(shù)的調(diào)整，可以在稍后的時(shí)間進(jìn)行?？梢宰鳛橐粋€(gè)推動(dòng)者。它的體系結(jié)構(gòu)可以很容易地部署和加裝到現(xiàn)有的機(jī)器，因此各種類型的加工環(huán)境中提供靈活性和便攜性的功能。備，適配器，代理和客戶端。他們共同作為骨干通信標(biāo)準(zhǔn)。該裝置被稱為是負(fù)責(zé)提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的組件，如控制器，傳感器和機(jī)床。這些數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集的適配器。適配器是負(fù)責(zé)通信和流媒體的代理。設(shè)備的應(yīng)用程序編程接口（該適配器將溝通作為數(shù)據(jù)采集過程。代理，然后接受數(shù)據(jù)請(qǐng)求從客戶端應(yīng)用程序，然后返回后，客戶端可以從文檔中提取數(shù)據(jù)，并顯示給用戶。這些數(shù)據(jù)可用于更有意義的輸出，通過機(jī)床的當(dāng)前狀態(tài)的評(píng)估。 采 集 和 分 析由于比與傳統(tǒng)的此可以被保存加工知道如何根據(jù)據(jù)記錄，可視化和評(píng)估。首先，數(shù)據(jù)流式傳輸，通過以在不同的地點(diǎn)訪問。動(dòng)態(tài)記錄的加工參數(shù)，包括實(shí)際進(jìn)給速度，加速度，挺舉，切削功率和最大振幅。其次，該系統(tǒng)提供了一個(gè)用戶界面，用于可視化的目的。該接口由一個(gè)樹形視圖，表和圖形表示所收購(gòu)的動(dòng)態(tài)加工參數(shù)。在圖3三，加工參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，其目的獲得另一組隨后的機(jī)械加工操作的最佳參數(shù)。這些措施包括：（a）實(shí)際切削功率值來計(jì)算最佳的進(jìn)給速率，（b）加速度和加加速度值進(jìn)行評(píng)估，以獲得平滑的運(yùn)動(dòng)，（c）分析得出通過觀察振動(dòng)信號(hào)短時(shí)傅立葉變換（在切割過程中，以避免過多的數(shù)落。7圖3助提供適當(dāng)?shù)陌踩庸げ僮鞯倪M(jìn)給速率。這些進(jìn)給速率，然后分配更新這種方式，可以利用的知識(shí)，在執(zhí)行卓越的加工操作。 評(píng) 估數(shù)據(jù)流通過連續(xù)記錄到一個(gè)數(shù)據(jù)庫記錄的數(shù)據(jù)的一部分示于表1。在表中可以看出，對(duì)于每一個(gè)時(shí)間增加，可以觀察到的機(jī)器行為的變化。清晰可見的是逐步改變進(jìn)給速率為每一個(gè)時(shí)間增量。這些進(jìn)給速率的動(dòng)態(tài)行為，可取得進(jìn)一步分化加速性能。在加工過程中，機(jī)械元件的振動(dòng)的激發(fā)可能導(dǎo)致過度增加加速度，這可能會(huì)導(dǎo)致加速刀具的磨損，提高加工噪聲和大的輪廓加工誤差。因此，急動(dòng)度可以作為一個(gè)指標(biāo)為光滑的加工操作標(biāo)準(zhǔn)。表1中記錄數(shù)據(jù)通過s）。瓦）、米/分鐘）、m m /m m /0從時(shí)域的數(shù)據(jù)需要被記錄，另外，由于大量的時(shí)域數(shù)據(jù)（在10,0時(shí)域振動(dòng)信號(hào)處理使用3時(shí)傅立葉變換，可以執(zhí)行頻率的變化隨時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。從這種變化中，可以發(fā)現(xiàn)，任何重大的喋喋不休，這將決定在那個(gè)時(shí)候進(jìn)給速率值。例如，記錄的數(shù)據(jù)表明，該控制器產(chǎn)生的進(jìn)料速率為127毫米/分鐘，結(jié)果是，進(jìn)給速率為127m m /分鐘，可確認(rèn)為過速的機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)。應(yīng)避免在后續(xù)加工操作更新的種實(shí)時(shí)的進(jìn)給速率值可以控制，使其不超過允許的顫振頻率的振幅的值，通過設(shè)置在調(diào)諧系統(tǒng)中的進(jìn)給速率的上限。因此，改進(jìn)的進(jìn)給速率可以被分配到控制器。圖3使用據(jù)相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合并為各種應(yīng)用提供了一個(gè)有前途的平臺(tái)。它帶來了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，如幾何尺寸，公差和材料到加工操作過程的控制和監(jiān)測(cè)，成為一個(gè)強(qiáng)大的控制機(jī)制。出于這樣做的好處，新開發(fā)的架構(gòu)優(yōu)化的目的是擴(kuò)充現(xiàn)有的一體的綜合環(huán)境中，高層次的機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)行使優(yōu)化加工流程是必要的。開發(fā)的一個(gè)子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)早期階段優(yōu)化。