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刀具加工狀態(tài)監(jiān)控及切削數(shù)據(jù)庫(kù)

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2022-10-30 16:33

刀具切削過(guò)程的智能監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵技術(shù)。隨著人力成本的不斷提高和對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的迫切需求，無(wú)人化車間與黑燈工廠將越來(lái)越普遍。刀具切削過(guò)程智能監(jiān)控技術(shù)可以實(shí)時(shí)感知刀具的工作狀態(tài)，在掌握刀具是否存在異常的同時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整工藝參數(shù)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)刀具工作狀態(tài)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)做出預(yù)警及決策，從而提高生產(chǎn)效率并保障加工質(zhì)量。因此，無(wú)人干預(yù)條件下的刀具狀態(tài)監(jiān)控，是實(shí)現(xiàn)切削加工自適應(yīng)調(diào)整的基礎(chǔ)，也是機(jī)床設(shè)備安全工作的保障。

刀具在切削過(guò)程中的磨損、破損行為和刀具振動(dòng)是影響加工表面質(zhì)量的重要因素。刀具磨損是切削過(guò)程中刀具的正常損耗形式，刀具磨損量增加易導(dǎo)致表面加工質(zhì)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(yán)重時(shí)將急劇惡化加工表面質(zhì)量甚至損壞加工設(shè)備。因此，需要對(duì)刀具的磨損、破損狀態(tài)進(jìn)行有效實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)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(dòng)是切削刀具與工件之間相互作用的結(jié)果，不穩(wěn)定的刀具振動(dòng)將影響切削系統(tǒng)的加工穩(wěn)定性，振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)（如顫振）可能損壞工件加工表面并產(chǎn)生刀具崩刃。刀具振動(dòng)問(wèn)題影響因素眾多、時(shí)變性強(qiáng)且建模過(guò)程復(fù)雜，一般難以完全避免。

開(kāi)發(fā)有效的刀具加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)切削過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)行、保證零件加工質(zhì)量、保護(hù)機(jī)床設(shè)備安全以及提高生產(chǎn)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(guò)安裝某一種或幾種傳感器實(shí)現(xiàn)刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，例如采用壓電陶瓷薄膜或聲表面波傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀具磨損，利用集成熱電偶可以測(cè)試切削溫度等。隨著智能制造技術(shù)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(shù)和人工智能算法對(duì)復(fù)雜切削狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)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(dòng)調(diào)整加工參數(shù)并充分發(fā)揮刀具與機(jī)床的工作效能，將是未來(lái)智能刀具和智能制造的發(fā)展趨勢(shì)。

切削數(shù)據(jù)庫(kù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)存儲(chǔ)刀具和加工工藝數(shù)據(jù)，按照生產(chǎn)需求迅速獲取特定加工場(chǎng)景下所需刀具信息和切削參數(shù)的數(shù)據(jù)化管理工具。利用切削數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以根據(jù)生產(chǎn)約束條件優(yōu)化切削工藝，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)切削加工。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)相融合，實(shí)現(xiàn)制造資源信息的數(shù)據(jù)化和結(jié)構(gòu)化管理，符合制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)?；趯?shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)、車間生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及文獻(xiàn)手冊(cè)數(shù)據(jù)等，可開(kāi)發(fā)出涵蓋車、銑、鉆和鏜等系列化加工工藝的刀具數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǎn)效率?；诩庸ぬ卣鞣诸惤⒉煌愋土慵募庸?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合實(shí)例推理技術(shù)，將已有切削加工積累的切削數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛鎯?chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可為新加工案例提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和參考解決方案。進(jìn)一步將切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與CAM軟件集成，可以為數(shù)控編程快速準(zhǔn)確地提供切削數(shù)據(jù)，有利于縮短生產(chǎn)制造周期，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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