本发明专利技术涉及一种颤振数据库系统，其包括中央颤振数据库，该中央颤振数据库被馈送有对应于特别是铣削、车削、钻削或镗削机床的机加工机床的机加工和颤振条件的数据。本发明专利技术由以下特征表征：从包括在颤振数据库系统中的至少两个个体机加工机床获得和收集馈送到中央颤振数据库的数据。由此经由数据连接、优选地经由安全网络将所述数据发送到中央颤振数据库以基于真实遇到的条件产生颤振稳定性图。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的颤振数据库系统。
技术介绍
高性能机加工（HPM）过程规律地面临颤振现象的发生，该颤振现象限制最终产品的质量（例如波状表面光洁度、超出公差的工件）并产生附加成本（例如过多的刀具磨损）。由于切削过程与机床结构动态特性之间的闭环互作用，在刀具与工件之间可能出现高幅度的自激振动（颤振），随之导致所提及的质量问题。为了面对一直越发严重的对于HPM应用的市场需求，机床制造商必须提出解决方案以使得可以可靠地预测、防止且早期检测颤振问题。存在用于其抑制而不导致生产率损失的若干方式。其中，基于模型的技术展示了最大的潜力。然而，较早的研究指出，对于实践中遇到的宽范围的机加工条件而言基于物理模型的颤振预测缺乏可靠性。这些预测还需要耗时的程序和大多数时间昂贵的器械操作。由于所有这些原因，用于此类现象的控制的基于模型的方法的巨大潜力在实践中被相当程度地降低。颤振预测技术的改进构成易于防止机加工过程发生颤振的基于模型的技术的应用所需的第一个步骤。例如，基于这些预测，机床可以向操作者提供提示以便在本身不施行大量机加工测试的情况下达到保证无颤振机加工条件的最优生产率。无论如何，良好设计的颤振预测应用需要对于该过程的动态特性的良好的理解水平以及对具有其全部部件（机床、刀具和工件）的机电系统的精确建模。在铣削过程中，再生颤振是最为关键的颤振类型。它由切刀在工件材料中的当前振荡所产生的可变切片厚度和先前的切削所留下的波状表面引起。由于激励机床结构的可变切削力与其振动之间的相位，可以将能量供应给振荡系统，导致不稳定的自激振动。此现象以通常按照作为主轴转速的函数的（在工件中在轴向方向上的旋转刀具的）切削临界深度表示稳定性限度为特征。此图表一般被称为“稳定性叶瓣图”，因为稳定性限度对应于指示主轴转速的一系列叶瓣，其中可以在达到稳定性限度以前选择较大的切削深度。在图1中顶部图（源[1]）上图示了所谓的稳定性叶瓣图的示例。如果可以可靠地预测稳定性叶瓣图，则可以控制颤振现象。例如，如果对于特定机加工操作，操作者知道对应的稳定性图表，则他有可能相应地选择机加工参数（例如主轴转速或切削深度），从而允许在无颤振条件中的最大机床生产率（参见图1）。图1图示了两个所选择的机加工条件：具有9500 rpm的主轴转速和等于4.7 mm的轴向切削深度第一机加工条件对应于发生颤振的机加工条件。这由较下方左手侧的图表所展示，其指示比针对第二条件大得多的切削力和表面粗糙度，该第二条件具有14000 rpm的主轴转速和相同的轴向切削深度，对于第二条件铣削过程保持稳定。对应于第一条件的颤振频率可见于最下方左手侧图表中，其中对于第二条件，只有刀齿通过频率谐波可见。可以使用基于模型的技术来预测稳定性叶瓣图。这允许操作者在先前未施行机加工测试的情况下选择最优机加工参数。然而，基于模型的颤振稳定性预测通常遭受可靠性缺乏并且其检验需要大量机加工测试。当今的技术发展水平是监测颤振以结合自学习算法进行数据库创建来相应地适配机床的切削参数。利用计算机测量操作参数、利用知识数据库（专家系统）评价这些值以及确定最优操作参数是已知的。DE4333286公开了例如用于诊断机床扰动或错误的专家系统。DE19643383公开了利用传感器对包括振动的操作参数的测量和利用神经网络对这些测量值和频率的分析。系统还包括用于存储对照值的数据库（专家系统），该数据库用于自学习数据处理和机床控制。EP2614922公开了调整主轴的旋转速度的颤振检测和控制系统。文档US2012253708公开了一设备，该设备分析所测量的频率并确定所产生的颤振振动是再生颤振振动、旋转周期强制颤振振动还是凹槽通道周期（flute-passage-period）强制颤振振动。US2012318062还可以确定所发生的颤振振动的类型（例如由于刀具与工件之间的摩擦而发生和由于机加工所引起的冲击力而发生的颤振振动）。像Okuma的JP2012187685的另外出版物公开了通过调整主轴旋转速度进行颤振监测和控制。在市场上你可以找到用于通过适配切削参数进行颤振检测和减少的不同软件应用。制造自动化实验室公司（The Manufacturing Automation Laboratories Inc.）正在开发被称为“ChatterPro”的颤振避免软件。它是全自动的在线颤振检测和避免程序，且其被完全集成到CNC铣削系统。它经由麦克风和机床控制器监测过程以检测颤振。在发生颤振的情况下，它自动停止进给并适配主轴转速。在高速铣削操作中，软件努力将主轴转速提高到最接近的无颤振区。在低速铣削时，它应用主轴转速变更技术，由此周期性地调制主轴转速。该产品当前处于开发的完成阶段。制造实验室公司的“Harmonizer”软件使用麦克风来检测颤振发生并建议最优的主轴转速范围。用户仅输入近似的主轴转速和切刀上的刀齿数。软件可以自动设定阈值并在所记录的数据中指示颤振的存在。当检测到颤振时，软件推荐稳定的主轴转速（如果存在一个的话）。该产品甚至可用作针对IOS和安卓（Android）操作系统的智能电话应用。CNC机床制造商OKUMA开发了名为“Machining Navi”的用于颤振检测和缓解的不同系统。“Machining Navi L-g”是用于还操作在较低速度的车床的选项。该系统使用自动主轴转速变更来抑制颤振。“Machining Navi M-g”选项基于由附接在操作面板上的麦克风所记录的声音来建议数个最优主轴转速。改变主轴转速的决定取决于操作者。在“Machining Navi-I”选项中，内置的传感器检测颤振振动并且主轴转速被自动地变动到理想范围。这些已知系统的缺点是：a）基于现实铣削条件下的物理模型的颤振预测系统缺乏可靠性；或者b）对于基于测量的自学习算法而言，缺少对该现象的物理特性的直接联系，事实上妨碍了对于颤振发生的真实理解。除了这一点之外，所有已知的颤振预测系统不允许将其预测方法扩展到更宽范围的切削条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够评估和预测机加工机床针对宽范围切削条件的颤振稳定性的工具，随之改进已知颤振预测系统的预测能力。本专利技术的该目的通过提供根据权利要求1的特征的颤振数据库系统来实现。根据本专利技术，颤振数据库系统包括中央颤振数据库，该中央颤振数据库被馈送有对应于作为颤振数据库系统的一部分的同一类型的若干机加工机床（例如铣削、车削、钻削或镗削机床）的机加工条件（机加工参数）和所测量的颤振条件的数据。这些机加工机床经由例如安全网络的数据连接/链路而连接到中央颤振数据库。颤振数据库系统的各部分是至少两个个体机加工机床，优选地为更多个。从包括在颤振数据库系统中的所连接的机加工机床获得和收集馈送到中央颤振数据库的数据。中央颤振数据库因此能够基于在系统的机加工机床部分处所测量和监测的真实条件来产生颤振稳定性图（map）。由于专利技术性的颤振数据库系统，经由数据连接取回由在中央颤振数据库中收集的数据所产生的颤振稳本文档来自技高网...
【技术保护点】
颤振数据库系统，包括中央颤振数据库，该中央颤振数据库被馈送有与特别是铣削、车削、钻削或镗削机加工机床的机加工机床的机加工和颤振条件对应的数据，其特征在于从包括在所述颤振数据库系统中的至少两个个体机加工机床获得和收集馈送到所述中央颤振数据库的数据，并且由此经由数据连接、优选地经由安全网络将所述数据发送到所述中央颤振数据库以基于真实条件产生颤振稳定性图。
【技术特征摘要】
2014.03.05 EP 14157853.41.颤振数据库系统，包括中央颤振数据库，该中央颤振数据库被馈送有与特别是铣削、车削、钻削或镗削机加工机床的机加工机床的机加工和颤振条件对应的数据，其特征在于
从包括在所述颤振数据库系统中的至少两个个体机加工机床获得和收集馈送到所述中央颤振数据库的数据，并且由此经由数据连接、优选地经由安全网络将所述数据发送到所述中央颤振数据库以基于真实条件产生颤振稳定性图。
2.根据权利要求1的颤振数据库系统，其特征在于，由在所述中央颤振数据库中收集的、来自至少两个个体机加工机床的数据所产生的颤振稳定性图经由数据连接由所述个体机加工机床的机床控制器取回或被发送给CAM操作者。
3.根据权利要求1或2的颤振数据库系统，其特征在于，所述个体机加工机床包括自动颤振检测系统，所述自动颤振检测系统产生所述颤振条件数据。
4.根据前述权利要求之一的颤振数据库系统，其特征在于，所述个体机加工机床包括机床控制器，所述机床控制器收集其机床的机加工条件数据。
5.根据前述权利要求之一的颤振数据库系统，其特征在于，所述颤振条件数据和所述机加工条件数据由所述机床控制器收集并且经由所述数据连接从所述个体机加工机床被传输到所述中央颤振数据库。
6.根据前述权利要求之一的颤振数据库系统，其特征在于，所述颤振数据库系统包括优选地被包括在所述中央颤振数据库中的类别标识系统，由此所述类别标识系统基于馈送给所述中央颤振数据库的数据来定义不同机加工条件集合，以形成对应的独有的颤动稳定性图。
7.根据权利要求6的颤振数据库系统，其特征在于，所述颤振数据库系统包...
【专利技术属性】
技术研发人员：JP贝苏彻特，J莫宁，
申请(专利权)人：麦克隆·阿杰·查米莱斯股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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