[发明专利]利用高温红外热成像实现工件优化加工的方法

说明书

本发明公开一种利用高温红外热成像实现工件优化加工的方法，属于工件优化加工领域。本方法利用高精度高灵敏度高温红外热成像设备采集加工过程中的刀具以及周边区域的实际温度，采用热分析方式，结合工件三维结构图、工艺参数表和刀具参数表获得理想工况温度，以理想工况温度和实际温度间的差值为引导，来调整加工过程中刀具的进给速度、工件的转速和冷却液使用量，从而控制加工温度在理想工况范围内，降低了刀具磨损情况，增加了刀具使用寿命，此外，由于温度控制得当，也大大降低了被加工工件材料的损伤，实现数控机床工件加工的优化，最终实现加工能耗降低。

技术领域

本发明属于工件优化加工领域，更具体地，涉及一种利用利用高温红外热成像技术实现工件优化加工的方法。

背景技术

当前制造业的能耗一直是能源消耗的主要方面，机加工系统的能耗在能耗方面一直居于主导地位。随着环境问题的越发突出，降低能源消耗是所有制造业的重要任务。降低能耗的首要方面就是对能耗进行实时的监测和采集，对能耗数据进行评估后才能制定具体的降低能耗策略。

数控机床加工过程中，不同的工件材料在不同的加工工艺(包括刀具选择、切削、进给速度等)下加工区域(即刀具与加工工件接触区域)位置处的温度大不相同，而不同的接触点温度则对刀具和能耗有着不同的影响，加工速度快，则能耗相对较低，但是加工速度过快时，容易对刀具产生更大损伤，导致刀具过快报废，从而增加更换刀具和设备维护费用，并增加了生产能耗。

如何选择加工速度、控制加工力度和加工温度是绿色制造中的一个关键问题，如何在保证刀具磨损最小化的前提下尽可能大的提升加工速度并降低工件加工能耗、并实现工件优化加工，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的方法，通过对加工过程的温度进行实时监测，并与理想工况温度进行比较，从而控制加工过程的速度和力度，实现数控机床工件加工的能耗预测和降低，切实实现了工件的优化加工。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用高温红外热成像实现工件优化加工的方法，其利用高温红外热像仪采集加工过程的刀具以及周边区域的实际温度，采用热分析方式，结合工件三维结构图、工艺参数表和刀具参数表获得理想工况温度，根据理想工况温度和实际温度，从而调整加工过程的速度、力度和冷却液使用量，控制加工温度在设定范围内，实现数控机床工件加工的优化，最终实现加工能耗降低。

进一步的，其具体包括如下步骤：

S1：安装高温红外热成像仪，然后调试高温红外热成像仪，待其正常工作后，启动处理器及控制器系统，

S2：开启数控机床系统，将待加工工件放置在转轴夹具中，刀具对刀，开始加工，

S3：从刀具起始位置起实时采集加工温度并实时生成红外温度图谱，检测刀具与工件接触端的温度最大值，监测刀具受力情况，

S4：将工件加工工艺参数、刀具参数和材料参数导入热分析系统进行分析处理，得出工件加工的理想温度，

S5：将热分析系统分析的理想温度与高温红外热像仪的红外成像图谱导出的实际温度进行比对，

S6：若高温红外热成像仪检测的实际温度比热分析系统分析的理想温度高，则将温度偏差信号传输到处理器及控制器系统，由处理器及控制器系统中的处理器及时给出理想冷却液的量、理想进给量、理想加工速度，

S7：处理器及控制器系统中输出的理想冷却液的量、理想进给量和理想转速信息传递给数控机床系统，由数控机床系统调整加工工艺参数进行优化加工。

进一步的，其还包括步骤S8：将实行优化加工时段内的机床能耗数据储存在数据库系统中，并对先前同等条件下的加工策略进行迭代，该加工策略包括转速、进给量和冷却液使用量。