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专利号: 2020109811286
申请人: 成都航空职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种数控侧铣加工系统,其特征在于,包括:机床、可编程逻辑控制模块PLC、操作面板控制单元PCU和PC端;

所述机床包括:主轴功率传感器;所述主轴功率传感器安装在机床的主轴电机上,用于实时采集主轴功率信号;所述机床用于将主轴功率信号通过OPC自动化接口传输给可编程逻辑控制模块PLC;所述可编程逻辑控制模块PLC用于将监控数据以以太网方式传输给操作面板控制单元PCU;所述操作面板控制单元PCU用于将监控数据通过以太网方式传输至PC端;所述PC端用于进行数据分析,进而远程控制。

2.根据权利要求1所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述监控数据包括:数控程序名称、数控程序行号、主轴功率信号、主轴转速信号、主轴倍率信号和进给倍率信号。

3.一种数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、以指定频率采集数控程序名称、数控程序行号、主轴功率信号、主轴转速信号、主轴倍率信号和进给倍率信号并保存至PC端;

S2、根据不同时长的数控侧铣加工测试试验,对加工系统在不同累积采样信号数目下的累积同步误差进行统计分析,得到基准累积采样信号数目;

S3、根据基准累积采样信号数目和PC端的数控程序行号中包含的主轴功率信号的数目,对主轴功率信号划分和标注信号段,得到多个标注了段号的标准信号段;

S4、根据数控程序名称、数控程序行号、主轴转速信号和标准信号段段号,构建阈值文件;

S5、根据数控程序名称,检索阈值文件,确定当前数控侧铣的加工状态下的监控加工模式;

S6、在监控加工模式下,根据主轴倍率信号和进给倍率信号,将主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差控制在误差范围内,实现数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步。

4.根据权利要求3所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S1中指定频率为8Hz。

5.根据权利要求3所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下分步骤:S21、进行不同累积采样信号数目的多组数控侧铣加工测试试验;

S22、计算所有组数控侧铣加工测试试验采集的时间信号得到的加工时长;

S23、以第一组数控侧铣加工测试试验的加工时长为基准,计算剩余组加工时长与第一组加工时长的差值绝对值,并对差值绝对值求和计算平均差值,作为该种加工时长下数控侧铣加工测试试验的平均累积同步误差;

S24、将各种加工时长下的平均累积同步误差与一个采样周期进行对比,将超过且与一个采样周期最接近的平均累积同步误差对应的累积采样信号数目作为基准累积采样信号数目Nst。

6.根据权利要求5所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下分步骤:S31、将PC端的数控程序行号中包含的每Nst个主轴功率信号划分为一个标准信号段,直到第n*Nst+1个主轴功率信号与最后一个主轴功率信号之间的剩余主轴功率信号的数目Nleft小于基准累积采样信号数目Nst;

S32、判断剩余主轴功率信号的数目Nleft是否位于区间(0,Nst/2)内,若是,则将剩余主轴功率信号并入当前的标准信号段中,若否,则构建一个新的标准信号段;

S33、为所有标准信号段标注段号。

7.根据权利要求3所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下分步骤:S41、在PC端预设初始阈值文件;

S42、根据当前的主轴转速信号,得到主轴转速,判断主轴转速是否大于0,若是,则数控侧铣加工过程开始,进入步骤S43,若否,则等待主轴转速大于0,进入步骤S43;

S43、根据当前的数控程序名称对阈值文件进行检索,判断是否存在阈值文件的名称与当前的数控程序名称相同,若是,则跳转至步骤S44,若否,则跳转至步骤S46;

S44、进入监控加工模式,对监控加工模式中待监控信号在一个标准信号段的数值大小进行统计,得到待监控信号值;

S45、设置待监控信号值在该标准信号段的主轴功率信号阈值,进入步骤S47;

S46、进入示教加工模式,通过统计学计算主轴功率信号阈值,进入步骤S47;

S47、将多次采集的数控程序行号、标准信号段段号和主轴功率信号阈值的数据按行存储在Excel文件中;

S48、判断当前的主轴转速是否为0,若是,则将当前Excel文件以刚结束的数控程序名称命名,并保存在PC端的硬盘中作为更新的阈值文件,结束分步骤,若否,则跳转至步骤S43。

8.根据权利要求7所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S45中主轴功率信号阈值的计算公式为:Ymax=Pmax·102%

其中,Ymax为主轴功率信号阈值,Pmax为待监控信号值的最大值。

9.根据权利要求3所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S6包括以下分步骤:S61、判断主轴倍率信号或进给倍率信号是否等于100%,若是,加工系统继续监控,并跳转至步骤S63,若否,则判定出现主轴倍率或进给倍率改变的情况,加工系统暂停监控,并跳转至步骤S62;

S62、等待主轴倍率信号和进给倍率信号调整到100%后,从下一段数控程序行号开始,加工系统继续监控;

S63、在每一个标准信号段结束时,计算主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差;

S64、判断主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差是否位于误差区间内,若是,累积同步误差在误差范围内,结束,若否,则跳转至步骤S65,其中,T为采样周期;

S65、设定待监控信号下一个标准信号段的主轴功率信号的累积采样信号数目调整量为Δl;

S66、判断主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差是否大于等于 若是,则将待监控信号的下一个标准信号段采集的主轴功率信号的累积采样信号数目增加Δl,实现将主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差控制在误差范围内,结束,若否,则将待监控信号的下一个标准信号段采集的主轴功率信号的累积采样信号数目减少|Δl|,实现将主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差控制在误差范围内,结束。

10.根据权利要求9所述的数控侧铣加工中阈值与待监控信号的精确同步方法,其特征在于,所述步骤S63中计算主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差的公式为:其中,tt_j_i为主轴功率信号阈值的第j个数控程序行号的第i个标准信号段的结束时刻,tt_j_0为主轴功率信号阈值的第i个标准信号段所在的第j个数控程序行号的起始时刻,τt_j_i为主轴功率信号阈值的第j个数控程序行号前i个标准信号段所经历的时间,tm_j_i为待监控信号的第j个数控程序行号的第i个标准信号段的结束时刻,tm_j_0为待监控信号的第i个标准信号段所在的第j个数控程序行号的起始时刻,τm_j_i为待监控信号的第j个数控程序行号前i个标准信号段所经历的时间,Δt为主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差,kj为主轴功率信号阈值与待监控信号第j个数控程序行号的标准信号段的数目;

步骤S65中累积采样信号数目调整量的计算公式为:

其中, 为向下取整, 为向上取整,Δl为累积采样信号数目调整量,Δt为主轴功率信号阈值与待监控信号的累积同步误差,T为采样周期。