[发明专利]一种基于能量的刀具寿命预测系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工的刀具领域，具体地，涉及一种基于能量的刀具寿命预测系统。

背景技术

随着制造业数控制造技术的快速发展，数控机床的运用更加普遍，自动化生产得到进一步发展，刀具作为制造系统中重要环节之一，也是寿命最为薄弱的环节，其寿命的预测在现代化生产过程中显得越来越重要。借助计算机辅助刀具管理，对刀具的合理配置、有效使用、生产效率的提高及成本的降低都非常重要。刀具寿命的预测的准确性影响到生产率、生产成本和加工质量。利用刀具的能量消耗来进行刀具寿命的预测，是合理使用刀具的一种有效方法。

经对现有技术的文献检索发现，聂建林在其硕士学位论文(重庆大学，2006-4)上发表的“数控刀具寿命智能化管理系统的研究”，该文建立了刀具寿命预测和切削参数优化的模型，利用BP网络，将影响刀具寿命的因素(如：铣削方式，工件材料的硬度，刀具材料，加工精度，刀具直径，刀齿前角、主偏角，刀齿数，铣削深度，铣削宽度，每齿进给量，切削速度)建立预测刀具寿命的模型。该文涉及的技术主要存在以下缺陷和不足：(1)该模型建立时需要大量样本数据，这在实际工程中有时很难实现；(2)该模型涉及的影响因素过多，切削条件变化时，预测结果有时几乎不能使用；(3)切削加工过程中，部分影响因素会发生变化，难以实时测量并建立模型；(4)切削条件变化时，刀具寿命必然发生变化，采用加工零件的数量，加工时间，加工工件的长度等方法衡量寿命，在不同条件下难以归一化处理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于能量的刀具寿命预测系统，通过对刀具切削过程中电流、电压信号的实时监测，得到刀具切削过程中功率的实时变化，进而得到刀具消耗的能量，从而预测刀具的剩余寿命。

为实现以上目的，本发明提供一种基于能量的刀具寿命预测系统，包括电流电压测量系统，刀具管理系统，刀具数据库，二维码打印系统和二维码扫描设备；

电流电压测量系统在线测量机床空载时的电流、电压信号并将监测到的信号传递给刀具管理系统；

刀具管理系统对接收到的信号进行滤波、A/D转换后通过功率P＝电流I×电压V得到机床空载功率；

刀具数据库存储机床编号和机床空载功率，并将工厂的刀具按照顺序依次编写序列号并将刀具序列号及刀具型号存入刀具数据库；

刀具管理系统查询刀具数据库并将刀具序列号传给二维码打印系统；

二维码打印系统生成二维码并由打印设备在刀具上打印二维码；

二维码扫描设备安装在数控加工的机床上负责扫描刀具上二维码信息并传给刀具管理系统；

刀具管理系统识别二维码信息并转化为刀具序列号并结合刀具所在机床编号查询刀具数据库中的刀具信息及机床空载功率，显示在显示屏上；

电流电压测量系统在线监测刀具加工时的电流、电压信号并传递给刀具管理系统，刀具管理系统对信号进行滤波、A/D转换后通过功率P＝电流I×电压V得到机床实际功率，再将监测得到的机床实际功率减去机床空载功率进行积分∫(P-P_空载)dt得出刀具加工消耗的能量；

刀具管理系统将查询刀具数据库得到的刀具剩余寿命能量减去刀具加工消耗的能量得到新的刀具剩余寿命能量并将刀具剩余寿命能量显示在显示屏上提醒操作人员注意，在加工结束后将监测得到的电流、电压信号及刀具剩余寿命能量传给刀具数据库；

刀具数据库储存并更新机床空载功率、电压、电流信息、现已消耗的能量信息、以往数据统计得出的刀具寿命内消耗总能量数据、刀具剩余寿命能量数据。

优选地，所述的电流电压测量系统包括：智能电表以及电流电压测量系统RS485串行接口，其中：智能电表在线测量电流、电压信号；电流电压测量系统RS485串行接口与刀具管理系统相连接并传输电流、电压信号。