[发明专利]一种数控机床加工性能监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及监控技术领域，特别是涉及数控机床加工性能监控系统。

背景技术

机床是工业的基础，任何工业制造生产都离不开机床，机床的精度和发展水平决定了一个国家的工业水平，因此提高机床精度和水平非常关键。体现机床水平的一个重要方面是机床本身是否能对加工过程进行控制和机床本身的加工性能进行监测，并对监测的信息及时处理，采取有效的措施，保证加工的安全、可靠和质量。数控加工是依据事先拟定的信息来实现的，其实质是一种开环加工方式，这种方式忽略了加工过程中大量不确定因素和机床本身的状态，如加工时毛坯各部分余量的不均匀性、曲面形状引起的切削性能不等、材料硬度不一、加工机床本身加工性能的变化等等，这些因素会影响加工质量，因此在加工过程有必要对这些因素进行监控，并采取必要的措施，保证加工过程的顺利进行。同时通过获取机床加工过程中的一些状态信息，对机床状态进行科学评价，给出加工性能评价指标，为使用者和生产管理者提供参考。

通过建立车间级数控机床加工性能参数监控及加工过程的控制网络系统，提高车间的自动化水平，以便于生产管理、优化和维护，进而保证生产在可控条件下的正常进行。

现有技术已对数控加工过程监控进行了广泛的研究，如见中国专利申请文件“机床监控系统”(申请号200510050791.X，申请日2005.07.15)，其公布的技术方案通过监控机床的运行作业信息，对机床的生产状况进行管理，分析机床的生产效率，间接了解操作者的工作情况，有效对机床和操作人员进行管理。另有两份中国专利文件“车间局域网内分布式数控机床的实时监控系统”(申请号200310108724.3，申请日2004.11.10)和“基于制造现场的智能化远程网络监控系统”(申请号03113556.0，申请日2003.01.08)提出的网络监控系统涉及数控文件的发送、接收、DNC及远程控制，它广泛地应用于各种不同类型的数控机床，解决生产所需要的数据包括CNC类数据、机床状态数据、现场工况数据以及生产指令类数据在各系统中的交换，但是对车间数控机床加工过程不具备控制管理功能。

加工过程控制方面的现有技术参见中国专利文件“自适应控制车削操作的方法和系统”(申请号99811978.4，申请日1999.09.02)。该专利文件提出了一种自适应的车削控制方法，根据扭矩传感器得到的随时间改变的切深和切削转矩实时改变控制模型的传输系数，从而达到随切削深度变化而改变机床输入控制参数，实现自适应控制切削转矩的目的，使其尽可能接近机床的允许最大值。该自适应控制系统结构复杂，控制参数设定繁琐，由于扭矩传感器使用，使得装置的应用技术要求以及成本都较高，并且该发明只涉及简单的车削加工过程，而非远比车削加工复杂的铣削加工过程。

发明内容

本发明的目的在于提出一种数控机床加工性能监控系统，对多台机床自身参数和现场加工状态进行监测，分析机床当前加工性能和发展趋势，并自适应控制复杂的加工过程，有效保证了加工安全和质量。

一种数控机床加工性能监控系统，包括管理服务器、集线器和至少一个监控装置，集线器分别与管理服务器和监控装置相接。

所述监控装置包括参数选择模块、标定模块、控制模块和监测模块，参数选择模块用于设置监测环境参数；标定模块用于在所述监测环境参数下，确定正常加工时机床的工作状态，将其作为机床加工性能判断基准；控制模块用于接收参数选择模块的监测环境参数和标定模块的标定结果，采集反映机床现场加工状态的数据，对反映机床现场加工状态的数据进行处理，将处理结果与机床加工性能判断基准比较，根据设定的控制策略发出控制指令对加工过程进行控制，并将反映机床现场加工状态的数据、对反映机床现场加工状态数据的处理结果、控制指令和控制结果传送给管理服务器；监测模块用于采集、处理反映机床加工性能的数据，并传送给管理服务器。

管理服务器根据监控装置反馈的信息分析机床加工性能状态和发展趋势；

所述反映机床现场加工性能状态的数据具体为：主轴电机和进给电机的电流，主轴的振动量。

本发明提出基于现场加工过程信息的机床加工性能监控装置：由工业以太网将多台机床上的监控装置连接起来，建立一个车间级的机床加工性能监控网，该监控网也可以根据用户的需求扩展到整个生产厂区。生产管理者通过该监控网络系统，可以实时的集中了解机床的状态和加工性能，为生产计划的制订和设备维护提供必要的信息，大大降低了机床设备管理和维护成本。本发明在监测的同时自适应控制复杂的加工过程，根据机床的历史记录和当前状态数据分析机床的加工性能及其发展趋势，有效保证了加工安全和质量。

附图说明