一種基于機床主軸功率信號的刀具破損預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種刀具破損預(yù)警系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種基于機床主軸功率信號的刀具破損預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控生產(chǎn)線是大批量定制模式的有力支撐，可提高企業(yè)的市場反應(yīng)能力，業(yè)已獲得廣泛應(yīng)用。而刀具又是數(shù)控生產(chǎn)線上關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量和成本的重要因素。如刀具破損未能及時發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致后續(xù)加工產(chǎn)品的批量報廢，為企業(yè)帶來重大經(jīng)濟損失。因此，生產(chǎn)線工程運維人員需要定期人工查驗各加工設(shè)備的刀具使用情況，工作量大且效率低，并導(dǎo)致刀具壽命估計偏保守，又進一步造成生產(chǎn)成本的無謂增加。
[0003]刀具破損預(yù)警技術(shù)可以通過提前或同步發(fā)現(xiàn)刀具失效狀態(tài)，可觸發(fā)機床自動換刀，并報警通知運維人員及時修復(fù)，能夠有效提高產(chǎn)線運維管理的自動化程度，提高產(chǎn)線開動率，降低產(chǎn)線運維成本，受到制造企業(yè)的普遍歡迎。
[0004]近幾十年內(nèi)，國內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員針對刀具破損預(yù)警技術(shù)進行了大量的研宄，理論上涉及時頻域分析、數(shù)值微分、人工智能等手段，技術(shù)上涉及聲發(fā)射、振動、功率傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。但是，上述研宄成果多數(shù)受環(huán)境因素影響大，僅能在特定研宄環(huán)境下取得效果，同時由于需要外置傳感器支持，導(dǎo)致安裝調(diào)試復(fù)雜，設(shè)備成本較高，難以大范圍推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠預(yù)警刀具在加工過程中的突然破損的基于機床主軸功率信號的刀具破損預(yù)警系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于機床主軸功率信號的刀具破損預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:它包括解析模塊、實時監(jiān)控模塊、對比模塊和顯示模塊；其中所述對比模塊內(nèi)置每一工序代碼中切削階段的閾值；所述解析模塊針對數(shù)控系統(tǒng)中的每一工序代碼添加標識符，該標識符包括工序號、工步號和刀號；針對每一工序代碼添加工序號，針對每一添加完工序號的工序代碼中的切削階段添加工步號，針對每一工步號中的刀具添加刀號；所述解析模塊將添加完標識符的全部工序代碼傳送給所述實時監(jiān)控模塊，并將每一工序代碼中的切削階段所對應(yīng)的工步號和刀號傳送給所述對比模塊；所述實時監(jiān)控模塊根據(jù)機床的狀態(tài)判斷是否開始工作，在開始工作后根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)當前執(zhí)行的工序代碼判斷是否是切削階段；當在切削階段時，將數(shù)控系統(tǒng)當前執(zhí)行的工序代碼和采集的機床主軸功率值傳送給所述對比模塊；所述對比模塊根據(jù)當前執(zhí)行的工序代碼所對應(yīng)的機床主軸功率閾值和實時采集的機床主軸功率值做比對，判斷是否超出相應(yīng)的閾值，并將判斷結(jié)果傳送給所述顯示模塊顯示；當超出相應(yīng)的閾值時，所述顯示模塊發(fā)送報警信號給數(shù)控系統(tǒng)。
[0007]所述實時監(jiān)控模塊包括機床狀態(tài)檢測機構(gòu)、采集機構(gòu)和工序代碼庫；所述機床狀態(tài)檢測機構(gòu)用于檢測機床的狀態(tài)，機床狀態(tài)為運行、等待、報警和關(guān)機；當所述機床狀態(tài)檢測機構(gòu)檢測到機床的狀態(tài)為運行時，發(fā)送工作信號給所述采集機構(gòu)開始采集工作，否則一直檢測機床的狀態(tài)，直到機床狀態(tài)為運行；所述采集機構(gòu)利用機床內(nèi)置的傳感器采集切削階段的機床主軸功率值和工序代碼；所述工序代碼庫用于存儲數(shù)控系統(tǒng)中添加完標識符的全部工序代碼，其連接所述解析模塊；所述采集機構(gòu)獲取數(shù)控系統(tǒng)中當前執(zhí)行的工序代碼，并將該工序代碼一方面與工序代碼庫內(nèi)置的全部工序代碼做比對，判斷當前執(zhí)行的工序代碼是否在待監(jiān)控工序代碼段內(nèi)？若不在，則繼續(xù)比對直到當前執(zhí)行的工序代碼在監(jiān)控工序代碼段內(nèi)；若在，則所述采集機構(gòu)采集機床的主軸功率值，并將該主軸功率值和相對應(yīng)的工序代碼實時發(fā)送給所述對比模塊。
[0008]所述對比模塊包括學(xué)習(xí)機構(gòu)和對比及判斷機構(gòu)；所述學(xué)習(xí)機構(gòu)連接解析模塊，并接收所述解析模塊中傳送的每一工序號中切削階段所對應(yīng)的工步號和刀號，并針對所有切削階段中每一時刻的機床主軸功率設(shè)定相應(yīng)的閾值；所述對比及判斷機構(gòu)將從所述采集機構(gòu)接收的當前執(zhí)行的工序代碼向所述學(xué)習(xí)機構(gòu)中調(diào)取該工序代碼對應(yīng)的機床主軸功率閾值，并進行同步對比，判斷實時采集的機床主軸功率值是否超出設(shè)定的閾值，然后將判斷結(jié)果傳送給所述顯示模塊。
[0009]所述顯示模塊包括人機交互界面和通信機構(gòu)；所述人機交互界面將機床主軸功率和相應(yīng)的閾值進行顯示；當實時采集的機床主軸功率值超出相應(yīng)設(shè)定的閾值時，則說明刀具破損，通過所述通信機構(gòu)將報警信號傳送給數(shù)控系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明中的實時監(jiān)控模塊采用機床內(nèi)置傳感器采集機床主軸功率信號，避免對于外部傳感器的依賴，因此簡化設(shè)備安裝調(diào)試難度，設(shè)備成本較低，是針對大批量生產(chǎn)模式下的一種非常經(jīng)濟的技術(shù)解決方案。2、本發(fā)明所采用的解析模塊針對數(shù)控系統(tǒng)中的工序代碼添加標識符，通過標識符的添加可以獲知在哪一工序號下的哪一工步號(切削階段)中哪把刀具的損壞情況，并且只針對切削階段進行監(jiān)控，而不是盲目的監(jiān)控非切削階段，不但方法簡便，而且達到了數(shù)據(jù)處理量的減少和監(jiān)控效率的提高，同時增加了報警準確率。3、本發(fā)明中采用的學(xué)習(xí)機構(gòu)連接解析模塊并針對所有切削階段中每一時刻的機床主軸功率設(shè)定相應(yīng)的閾值，由于針對不同工步設(shè)定不同閾值，使得閾值的設(shè)定符合實際工況，從而大大增加本發(fā)明報警的準確性，減少了本發(fā)明的誤報率。另外，本發(fā)明由于采用將實時采集的主軸功率信號與該工步對應(yīng)的閾值實時同步對比，因此同步性非常準確。鑒于以上理由，本發(fā)明可以廣泛用于故障診斷與設(shè)備監(jiān)控領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明包括解析模塊1、實時監(jiān)控模塊2、對比模塊3和顯示模塊4。
[0014]解析模塊I針對數(shù)控系統(tǒng)中的工序代碼添加標識符(該標識符并不影響數(shù)控系統(tǒng)原本的工作)，該標識符包括工序號、工步號和刀號，一個現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)中是有若干個加工不同工件的工序代碼，這若干個工序代碼中的每一個都有相應(yīng)的工序號1、工序號2、…工序號η ;每一工序號中都包含加工工件的切削階段和非切削階段，針對切削階段的工步進行標注，形成工步號，形成針對工步號內(nèi)的工序代碼進行監(jiān)控，即只針對切削階段(刀具與工件接觸時)的刀具進行監(jiān)控，而不是盲目的監(jiān)控非切削階段，達到了數(shù)據(jù)處理量的減少和監(jiān)控效率的提高，同時增加了報警準確率。針對工步號中的每一刀具進行標注形成刀號，這樣就可以獲知在哪一工序號下的哪一工步號(切削階段)中哪把刀具(由于針對每一把刀具都進行了標號)的損壞情況。
[0015]實時監(jiān)控模塊2包括機床狀態(tài)檢測機構(gòu)21、采集機構(gòu)22和工序代碼庫23。
[0016]機床狀態(tài)檢測機構(gòu)21用于檢測機床(數(shù)控機床)的狀態(tài)，其中機床狀態(tài)分為運行、等待、報警和關(guān)機。當機床狀態(tài)檢測機構(gòu)21檢測到機床的狀態(tài)為運行時，發(fā)