本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種數(shù)控加工動態(tài)特征建模方法。動態(tài)特征是包含了加工特征幾何的中間狀態(tài)、加工過程中的工藝、工況參數(shù)，參數(shù)的動態(tài)安全域值以及超出域值的調(diào)整策略，能夠滿足復(fù)雜工況數(shù)控加工過程自適應(yīng)加工的信息模型。本發(fā)明專利技術(shù)基于FunctionBlock進(jìn)行動態(tài)特征的建模，構(gòu)建了特征的FunctionBlock、以及服務(wù)FunctionBlock，實(shí)現(xiàn)加工特征中間狀態(tài)、加工過程中的工藝、工況參數(shù)、參數(shù)的動態(tài)安全域值以及超出域值的調(diào)整策略的表達(dá)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了加工過程中實(shí)時(shí)信息的獲取與分析。基于FunctionBlock的建模方法能夠?yàn)閿?shù)控加工-檢測-監(jiān)測一體化提供技術(shù)基礎(chǔ)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種數(shù)控加工方法,尤其是一種基于Function Block的數(shù)控加工建模方法，具體地說是一種。
技術(shù)介紹
眾所周知，工件切削過程中的冷卻液、高速切屑、振動、顫振和切削熱等為實(shí)時(shí)檢測、在線檢測帶來困難。切削過程中機(jī)床性能、刀具狀態(tài)、工件切削狀態(tài)、切削參數(shù)、切削力等因素都在動態(tài)變化。尤其是加工過程中的工件變形，變形影響因素既包括裝夾、切削力等系統(tǒng)因素，也包括材料不均勻、內(nèi)應(yīng)力等隨機(jī)因素，事前難以準(zhǔn)確預(yù)測。變形不僅發(fā)生在當(dāng)前切削區(qū)域，臨近剛性不足區(qū)域也時(shí)有發(fā)生。薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形問題通常表現(xiàn)為精加工過程的讓刀引起欠切，但大跨度雙面槽薄腹板等結(jié)構(gòu)在精加工前也會變形鼓起導(dǎo)致過切，甚至直接報(bào)廢。上述問題亟需通過實(shí)時(shí)監(jiān)測定位變形區(qū)，以監(jiān)測信號動態(tài)觸發(fā)在線檢測確定變形量，進(jìn)而動態(tài)自適應(yīng)調(diào)整刀軌，實(shí)現(xiàn)加工-檢測-監(jiān)測一體化。由于零件幾何與加工過程動態(tài)信息不能有效融合，造成檢測、監(jiān)測之間以及與加工間的反饋一直不盡如人意。以特征為載體可以有效地集成工藝知識和經(jīng)驗(yàn)，提高工藝決策的自動化水平，但傳統(tǒng)靜態(tài)特征多是基于零件的最終加工狀態(tài)定義的，只適用于簡單零件。對于形狀、工藝、工況復(fù)雜的零件，不僅要考慮特征幾何的中間狀態(tài)，還要綜合考慮加工過程中的工藝、工況參數(shù)，參數(shù)的動態(tài)安全域值以及超出域值的調(diào)整策略，稱為動態(tài)特征。本專利技術(shù)以高價(jià)值、高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)件加工-檢測-監(jiān)測一體化為目標(biāo)，建立動態(tài)特征模型，為數(shù)控加工由基于人工經(jīng)驗(yàn)的粗略方案求解模式向基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)化方案求解模式轉(zhuǎn)變，為數(shù)字化智能制造提供理論和技術(shù)支撐。Function Block是控制領(lǐng)域的IEC61499國際標(biāo)準(zhǔn)，具有相對成熟的數(shù)據(jù)、事件驅(qū)動觸發(fā)機(jī)制，引入Function Block可以有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工信息的表達(dá)、力口工過程實(shí)時(shí)信息的獲取以及加工-檢測-監(jiān)測的關(guān)聯(lián)觸發(fā)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有的數(shù)控加工過程方法中存在零件幾何與加工過程動態(tài)信息不能有效融合，造成檢測、監(jiān)測之間以及與加工間的反饋一直不盡如人意而影響加工質(zhì)量和效率的問題，專利技術(shù)一種對提高加工質(zhì)量和效率的基于Function Block建模技術(shù)的。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是: 一種，其特征是它包括以下步驟:首先，在開放式數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺或外部計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建特征Function Block和服務(wù) Function Block ； 其次，定義內(nèi)部算法、內(nèi)部變量、事件輸入、事件輸出、數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出； 第三，將特征Function Block和服務(wù)Function Block定義在同一個(gè)軟件系統(tǒng)中，通過調(diào)用算法實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)模塊之間的信息輸入與輸出； 第四，使Function Block與數(shù)控系統(tǒng)通過共享內(nèi)存的方式實(shí)現(xiàn)通訊；使服務(wù)FunctionBlock通過通用串行總線(USB)與外部傳感器實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)時(shí)獲取檢測信息,通過內(nèi)部算法從數(shù)控系統(tǒng)獲取當(dāng)前的加工特征的標(biāo)識，從特征Function Block獲取幾何信息與工藝信息，從典型特征安全域值庫獲取典型特征的監(jiān)測、檢測的參數(shù)安全域值，作為監(jiān)測信號與檢測信息分析的依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信號與檢測信息的分析，然后通過加工-檢測反饋算法、加工-監(jiān)測反饋算法以及監(jiān)測-檢測反饋算法將分析結(jié)果輸出到特征Function Block,實(shí)現(xiàn)基于動態(tài)特征的加工-檢測-監(jiān)測的閉環(huán)控制。所述的特征Function Block中包含內(nèi)部算法和內(nèi)部變量,其中內(nèi)部算法包含特征標(biāo)識獲取算法、幾何息獲取算法、工藝息獲取算法、檢測息獲取算法、監(jiān)測息獲取算法、幾何信息輸出算法、工藝信息輸出算法、數(shù)控程序輸出算法、檢測自適應(yīng)規(guī)劃算法、刀軌調(diào)整算法以及切削參數(shù)調(diào)整算法，內(nèi)部變量包含特征標(biāo)識、幾何信息、工藝信息、檢測信息以及監(jiān)測信息，內(nèi)部變量的信息通過外部加工-檢測-監(jiān)測工藝信息文件獲取,每一個(gè)加工特征對應(yīng)一個(gè)特征Function Block。所述Function Block在開放式數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺創(chuàng)建或在外部計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建，若在數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺上，則通過共享內(nèi)存的方式實(shí)現(xiàn)Function Block與數(shù)控系統(tǒng)的通訊；若在外部計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建，通過局域網(wǎng)與數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊；當(dāng)特征Function Block和服務(wù)Function Block在同一臺計(jì)算機(jī)上，則將它們建立在一個(gè)軟件環(huán)境內(nèi)，通過調(diào)用算法實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)特征Function Block和服務(wù)Function Block不在同一計(jì)算機(jī)上，則通過局域網(wǎng)通訊實(shí)現(xiàn)兩者的信息傳輸。所述的內(nèi)部變量中，特征標(biāo)識按照特征類型和特征序號進(jìn)行唯一標(biāo)識，數(shù)控程序按照特征進(jìn)行組織，通過特征標(biāo)識可以找到加工該特征的數(shù)控程序段；幾何信息包括:特征中間幾何狀態(tài)以及驅(qū)動幾何，特征中間幾何狀態(tài)利用形成中間特征的加工操作的刀軌包絡(luò)面表達(dá)，驅(qū)動幾何通過CAD系統(tǒng)中拓?fù)湓氐挠谰梦ㄒ粯?biāo)識尋址；工藝信息包括:機(jī)床信息、刀具信息、加工特征的走刀策略、切深、切寬、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給；檢測信息包括:所需檢測設(shè)備、特征的檢測點(diǎn)及其軌跡；監(jiān)測信息包括:所需監(jiān)測設(shè)備。所述的加工-檢測-監(jiān)測工藝信息文件，以基于特征的XML文件格式表達(dá)，以特征為單元組織數(shù)據(jù)，包含特征Function Block所需的幾何、工藝、檢測以及監(jiān)測信息。所述的典型特征安全域值庫包括典型特的檢測安全域值以及監(jiān)測安全域值，檢測安全域值包含典型特征的加工中間狀態(tài)及最終狀態(tài)的厚度公差及位置公差，監(jiān)測安全域值包含典型特征加工過程中振動信號與切削力監(jiān)測信號參數(shù)的時(shí)域峰值、方差、微分以及頻域功率譜的允許范圍以及位移傳感器傳輸?shù)淖冃挝灰圃试S范圍。所述的服務(wù)Function Block,通過數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前加工的特征標(biāo)識,通過特征標(biāo)識可以與特征Function Block通訊，得到當(dāng)前特征的幾何信息與工藝信息，作為信號分析的依據(jù)；實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測信號的方式是通過振動傳感器、切削力傳感器和位移傳感器，通過USB數(shù)據(jù)傳輸線傳輸至服務(wù)Function Block所在的計(jì)算機(jī),服務(wù)Function Block的內(nèi)部算法提取出信號參數(shù)；其在線檢測信息獲取的方式是通過在線接觸式位置測頭以及厚度測頭獲取加工特征中間狀態(tài)的檢測點(diǎn)位置以及厚度，通過USB數(shù)據(jù)傳輸線傳輸至服務(wù)Function Block所在的計(jì)算機(jī)，經(jīng)過觸發(fā)在線檢測數(shù)據(jù)獲取及分析算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合后形成中間特征實(shí)際狀態(tài)，供中間加工結(jié)果分析使用。所述的服務(wù)Function Block中，加工-檢測反饋算法通過服務(wù)Function Block對檢測信息進(jìn)行獲取及分析，將檢測結(jié)果信息傳遞至相應(yīng)特征Function Block中，檢測結(jié)果信息指中間特征或者最終特征的檢測誤差，特征Function Block調(diào)用刀軌調(diào)整算法，對刀軌進(jìn)行調(diào)整修正誤差；加工-監(jiān)測反饋通過服務(wù)Function Block中監(jiān)測信號的獲取及分析，若出現(xiàn)顫振或者切削力過載，服務(wù)Function Block將振動的信號參數(shù)與切削力的振動參數(shù)傳至相應(yīng)的特征Function Block，調(diào)用切削參數(shù)調(diào)整算法，調(diào)整切削參數(shù)；監(jiān)測-檢測反饋通過服務(wù)Function Block中監(jiān)測信號的獲取與分析，若出現(xiàn)刀具磨損、破損，則服務(wù)Function Block向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令,然后對刀具進(jìn)行檢測；若服務(wù)F本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種數(shù)控加工動態(tài)特征建模方法，其特征是它包括以下步驟：????首先，在開放式數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺或外部計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建特征Function?Block和服務(wù)Function?Block；其次，定義Function?Block內(nèi)部算法、內(nèi)部變量、事件輸入、事件輸出、數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出；第三，將特征Function?Block和服務(wù)Function?Block定義在同一個(gè)軟件系統(tǒng)中，通過調(diào)用算法實(shí)現(xiàn)所述兩者之間的信息輸入與輸出；第四，使Function?Block與數(shù)控系統(tǒng)通過共享內(nèi)存的方式實(shí)現(xiàn)通訊；使服務(wù)Function?Block與外部傳感器實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測信息，通過內(nèi)部算法從數(shù)控系統(tǒng)獲取當(dāng)前的加工特征的標(biāo)識，從特征Function?Block獲取幾何信息與工藝信息，從典型特征安全域值庫獲取典型特征的監(jiān)測、檢測的參數(shù)安全域值，作為監(jiān)測信號與檢測信息分析的依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信號與檢測信息的分析，然后通過加工?檢測反饋算法、加工?監(jiān)測反饋算法以及監(jiān)測?檢測反饋算法將分析結(jié)果輸出到特征Function?Block，實(shí)現(xiàn)基于動態(tài)特征的加工?檢測?監(jiān)測的閉環(huán)控制。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李迎光，劉長青，
申請(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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