机床机械部件动态保护方法及数控机床设备技术

本公开提供一种机床机械部件动态保护方法及数控机床设备。一种机床机械部件动态保护方法包括：获取机床当前运行场景下的配置参数；获取三轴加速度传感器反馈的数据作为第一振动数据，并对第一振动数据依次进行数据平滑处理和数据滤波处理，得到第二振动数据；根据所述配置参数，对第二振动数据进行计算整合，提取特征数据，将特征数据与所述预设阈值进行对比，得到对比结果；根据对比结果，确定报警方式，并对机床进行调整。本公开提供的一种机床机械部件动态保护方法及数控机床设备能够实时监测机床运行状况，识别机床运行状态，反馈异常信息，根据异常信息进行报警反馈，并对机床进行调整，实现对机床的机械部件的动态保护。护。护。

【技术实现步骤摘要】
机床机械部件动态保护方法及数控机床设备


[0001]本公开涉及数控机床领域，尤其涉及一种机床机械部件动态保护方法及数控机床设备。

技术介绍

[0002]数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
[0003]在实际生产中，数控机床加工运行，往往伴随着机床磨损、疲劳剥落、断裂、变形、腐蚀、断裂和老化等等问题，随着时间的推移，各种问题堆积，都会影响机床的正常运行，造成加工过程中故障。此外，操作人员的操作规范性，加工指令的正确性及合理性，都会影响机床的运行。实际上，在机床实际加工中，机床发生故障是常态，但一些重大故障，如机床撞车、刀具脱落，不但会影响生产效率，损坏机床，甚至会威胁操作人员的人生安全。
[0004]但在现有技术中，主要依赖于操作人员的加工经验进行机床运行状态的判断，存在较大的局限性及不确定性，也有较大的安全隐患。也有辅助或代替人工进行机械异常识别检测的检测设备，但这类设备均不是出于实时监控而设计，无法及时给出反馈及警示，且故障问题反映过于滞后。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开的目的在于提出一种机床机械部件动态保护方法，能够快速反馈机床故障信息，进行报警提示，并对机床做出调整，实现对机床的机械部件的动态保护，避免机床撞机。
[0006]本公开的目的还在于提出一种数控机床设备，能够实时监测机床运行情况，在机床发生故障时，发出警示信息，并做出相应的调整，避免机床撞机。
[0007]基于上述目的，本公开提供了一种机床机械部件动态保护方法，包括：
[0008]获取机床在当前运行场景下的配置参数，所述配置参数包括预设阈值、高通值、低通值、延时参数和换算个数中的一个或多个；
[0009]获取机床的三轴加速度传感器反馈的数据作为第一振动数据，并对所述第一振动数据依次进行数据平滑处理和数据滤波处理，得到第二振动数据；
[0010]根据所述配置参数，对所述第二振动数据进行计算，获得特征数据，将所述特征数据与所述预设阈值进行对比，得到对比结果；
[0011]根据所述对比结果，确定报警方式，和/或对机床进行调整；
[0012]其中，所述特征数据包括对所述第二振动数进行计算得到的峰峰值、平均值、均方根值和域值中的一种或多种。
[0013]进一步的，机床的运行场景包括：
[0014]快速进给场景、切削场景、换刀场景、重复加工监控场景、重点刀具监控场景、伺服轴磨损监控场景、重切削场景或自适应控制场景。
[0015]进一步的，所述数据平滑处理的步骤包括：
[0016]获取机床的三轴加速度传感器反馈的X轴向、Y轴向、Z轴向的三轴数据，以一个三轴向数据为一组，采集连续或不连续的3组数据，和在采集所述3组数据之前已经采集的61组数据拼接为64组数据，作为第一振动数据；
[0017]对第一振动数据中的X轴向数据、Y轴向数据、Z轴向数据分别进行求平均数处理，得到X轴向振动数据的平均数、Y轴向振动数据的平均数、Z轴向振动数据的平均数，将第一振动数据按照X轴向、Y轴向、Z轴向组成矩阵并对X轴向振动数据的平均数、Y轴向振动数据的平均数、Z轴向振动数据的平均数做矩阵相减，得到三轴向的差值矩阵；
[0018]将第一振动数据转化为余弦函数，得到每组数据的余弦函数值：
[0019]根据所述差值矩阵及所述余弦函数，进行窗函数处理，将对应的同一组三轴向数据的所述差值矩阵与其对应的余弦函数值相乘，得到的乘积即为窗函数数值。
[0020]进一步的，所述数据滤波处理的步骤包括：
[0021]将所述窗函数数值进行傅里叶变换，得到窗函数数值频域数据；
[0022]根据所述配置参数，对窗函数数值频域数据进行高低通滤波，得到带通数据；
[0023]将所述带通数据进行傅里叶逆变换，得到第二振动数据。
[0024]进一步的，根据所述配置参数，对所述第二振动数据进行计算，获得特征数据的步骤中：
[0025]当配置参数对应的场景为异常撞机场景时，特征参数包括平均值、峰峰值；
[0026]当配置参数对应的场景为切削过载场景时，特征参数包括平均值、均方根、峰峰值；
[0027]当配置参数对应的场景为异常换刀场景时，特征参数包括平均值；
[0028]当配置参数对应的场景为重切削场景时，特征参数包括平均值、均方根、峰峰值；
[0029]当配置参数对应的场景为各伺服轴磨损时，特征参数包括域值；
[0030]当配置参数对应的场景为重复加工监控场景时，特征参数包括平均值和均方根；
[0031]当配置参数对应的场景为重点刀具监控场景时，特征参数包括平均值和均方根和峰峰值；
[0032]当配置参数对应的场景为自适应控制场景时，特征参数包括平均值和均方根；
[0033]当配置参数对应的场景为自定义场景时，特征参数根据自定义场景进行设定。
[0034]进一步的，所述特征参数的提取方式包括：
[0035]所述峰峰值的获取方式为根据第二振动数据的波形图，计算波形图中的波峰波谷值；
[0036]所述平均值的计算方法为获取第二振动数据，将同一组X轴向数据、Y轴向数据、Z轴向数据按照向量和的计算方法进行计算，得到该组数据的向量和；并与相邻时间采集的两组三轴向数据的向量和进行平均数计算，得到所述平均值；
[0037]所述均方根的计算方法为获取第二振动数据，对第二振动数据中，以时间为基准，向后连续选取设定数量的以连续3组为基本单元的三轴向数据，每连续3组按照X轴向数据、Y轴向数据、Z轴向数据分别进行均方根的计算，再获取设定数量的基本单元的均方根进行均值计算；
[0038]所述域值的计算方法为获取第二振动数据的波动范围值。
[0039]进一步的，所述机床机械部件动态保护方法中，根据所述对比结果，确定报警方式，和/或对机床进行调整的步骤包括：
[0040]若所述对比结果小于所述预设阈值，则机床维持所述机床操作状态；
[0041]若所述对比结果大于或等于所述预设阈值，所述报警反馈模块根据所述场景检测参数及所述第二振动数据确定故障信息，并发出报警信息，对机床进行调整。
[0042]基于同一专利技术构思，本公开还提供一种数控机床设备，所述数控机床设备包括主机、三轴加速度传感器、数控装置和驱动装置；
[0043]所述三轴加速度传感器设置于所述主机上，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机床机械部件动态保护方法，包括：获取机床在当前运行场景下的配置参数，所述配置参数包括预设阈值、高通值、低通值、延时参数和换算个数中的一个或多个；获取机床的三轴加速度传感器反馈的数据作为第一振动数据，并对所述第一振动数据依次进行数据平滑处理和数据滤波处理，得到第二振动数据；根据所述配置参数，对所述第二振动数据进行计算，获得特征数据，将所述特征数据与所述预设阈值进行对比，得到对比结果；根据所述对比结果，确定报警方式，和/或对机床进行调整；其中，所述特征数据包括对所述第二振动数进行计算得到的峰峰值、平均值、均方根值和域值中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的机床机械部件动态保护方法，其特征在于，机床的运行场景包括：快速进给场景、切削场景、换刀场景、重复加工监控场景、重点刀具监控场景、伺服轴磨损监控场景、重切削场景或自适应控制场景。3.根据权利要求1所述的机床机械部件动态保护方法，其特征在于，所述数据平滑处理的步骤包括：获取机床的三轴加速度传感器反馈的X轴向、Y轴向、Z轴向的三轴向数据，以一个三轴向数据为一组，采集连续或不连续的3组数据，和在采集所述3组数据之前已经采集的61组数据拼接为64组数据，作为第一振动数据；对第一振动数据中的X轴向数据、Y轴向数据、Z轴向数据分别进行求平均数处理，得到X轴向振动数据的平均数、Y轴向振动数据的平均数、Z轴向振动数据的平均数，将第一振动数据按照X轴向、Y轴向、Z轴向组成矩阵并对X轴向振动数据的平均数、Y轴向振动数据的平均数、Z轴向振动数据的平均数做矩阵相减，得到三轴向的差值矩阵；将第一振动数据转化为余弦函数，得到每组数据的余弦函数值：根据所述差值矩阵及所述余弦函数，进行窗函数处理，将对应的同一组三轴向数据的所述差值矩阵与其对应的余弦函数值相乘，得到的乘积即为窗函数数值。4.根据权利要求1所述的机床机械部件动态保护方法，其特征在于，所述数据滤波处理的步骤包括：将所述窗函数数值进行傅里叶变换，得到窗函数数值频域数据；根据所述配置参数，对窗函数数值频域数据进行高低通滤波，得到带通数据；将所述带通数据进行傅里叶逆变换，得到第二振动数据。5.根据权利要求1所述的机床机械部件动态保护方法，其特征在于，根据所述配置参数，对所述第二振动数据进行计算，获得特征数据的步骤中：当配置参数对应的场景为异常撞机场景时，特征参数包括平均值、峰峰值；当配置参数对应的场景为切削过载场景时，特征参数包括平均值、均方根、峰峰值；当配置参数对应的场景为异常换刀场景时，特征参数包括平均值；当配置参数对应的场景为重切削场景时，特征参数包括平均值、均方根、峰峰值；当配置参数对应的场景为各伺服轴磨损时，特征参数包括域值；当配置参数对应的场景为重复加工监控场景时，特征参数包括平均值和均方根；
当配置参数对应的场景为重点刀具...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏振南，程磊，吴豪，
申请(专利权)人：无锡微茗智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：