一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，其特征在于，首先基于数控系统的人机界面开发接口，开发出状态信息监控界面，读取数控机床的主轴电流信号，并绘制出相应的时域图；并对时域图进行小波分解，获取关于主轴电流的特征值，将其用于计算铣刀盘磨损量模型的建立；建立铣刀盘磨损量与主轴电流信号、进给量、主轴转速、进给速度之间的数学模型，将该模型编写到程序中，设置定时器实时计算铣刀盘磨损量并进行实时补偿；将铣刀盘磨损量转换为C轴的转动量，利用西门子840Dsl中的同步指令完成补偿，本发明专利技术解决了现有技术不能对铣刀盘磨损进行实时补偿的技术问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法


[0001]本专利技术涉及数控机床状态监测
，具体地说一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法。

技术介绍

[0002]随着智能制造技术的不断发展，制造系统自动化程度越来越高，人的参与度逐渐减少。齿轮铣齿加工过程中，切削总时间长，刀具不断磨损。铣刀盘的磨损和破损是加工过程中常见的现象，轻者影响工件的加工精度，重者使得工件、机床损坏。铣刀盘磨损监测的方法有直接检测法和间接监测法，其中直接检测法需要停机，占用加工时间，间接检测法需安装相应的传感器，但是传感器的安装影响空间位置，可能会导致机床结构变动，大多用于理论研究。开发并拥有一套成熟的铣刀盘监测系统，可有效提高机床的加工效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，通过监测机床在加工过程中的主轴电流信号，利用定时器实时计算铣刀盘磨损量，结合西门子840Dsl同步指令对铣刀盘的磨损量进行实时补偿。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，其特征在于，基于数控系统的人机界面开发接口，开发出状态信息监控界面，利用西门子hotlink功能实时读取数控机床的主轴电流信号，编程绘制时域图；对时域图进行小波分解，获取关于主轴电流的特征值，该特征值用于铣刀盘磨损量模型的建立；建立铣刀盘磨损量与主轴电流信号、进给量、主轴转速、进给速度之间的数学模型，将数学模型编写到程序中，利用定时器调用实时计算铣刀盘磨损量并进行补偿，将铣刀盘磨损量转换为C轴转动量，利用西门子840Dsl中的同步指令完成补偿，提高工件加工精度。
[0006]基于二次开发的数控人机界面，利用西门子二次开发包提供的C++的接口，进行软件的编写；通过西门子hotlink功能实时读取机床的主轴电流信号，编程实现在二次开发的界面上自动绘制出时域图。
[0007]对工件加工过程中的主轴电流信号进行小波分解，利用公式求解均值，利用公式求解方差，比较不同频段之间均值和方差的波动，将其选为主轴电流信号的特征值，该特征值可作为铣刀盘磨损量磨损计算的变量。
[0008]建立铣刀盘磨损量与主轴电流信号、进给量、主轴转速、进给速度之间的数学模型；其中铣刀盘磨损量为Y，因变量X,X＝[vf，ap，n，c1，c2]，其中vf，ap，n，c1，c2分别表示进给速度、切削量、主轴转速，主轴电流信号的特征值；实验选取进给速度为50mm/min～100mm/min，切削量为0.3mm～0.8mm，主轴转速1000r/min～1400r/min，铣刀盘磨损值由光学显微镜测量；利用最小二乘法对获取的样本进行拟合，设铣刀盘磨损量的预测模型为：Y
＝X1vf cos a
p
+X2c1cos n+X3a
p
cos c2+X4c1a
p
+X5c2vf。
[0009]程序内部设定定时器，通过定时器调用计算铣刀盘磨损量的数据模型，可不间断计算铣刀盘磨损量，将计算结果存入R参数；设置当磨损量达到预定义的极限时，发出警告，提醒更换铣刀盘。
[0010]监控存入铣刀盘磨损量的R参数，当R参数的值发生变化时，开始调用同步指令；同步指令结构为：WHEN(R参数变化)DO(C轴转动)，进而完成铣刀盘磨损量的补偿。
[0011]与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0012]本专利技术通过监测机床在加工过程中的主轴电流信号，利用定时器实时计算铣刀盘磨损量，结合西门子840Dsl同步指令对铣刀盘的磨损量进行实时补偿，解决了现有技术不能对铣刀盘磨损进行实时补偿的技术问题。
附图说明
[0013]图1为专利技术流程示意图；
[0014]图2为二次开发界面图。
具体实施方式
[0015]为阐明技术问题、技术方案、实施过程及性能展示，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释。本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0016]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0017]另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
[0018]实施例1
[0019]一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，其特征在于，基于数控系统的人机界面开发接口，开发出状态信息监控界面，利用西门子hotlink功能实时读取数控机床的主轴电流信号，编程绘制时域图；对时域图进行小波分解，获取关于主轴电流的特征值，该特征值用于铣刀盘磨损量模型的建立；建立铣刀盘磨损量与主轴电流信号、进给量、主轴转速、进给速度之间的数学模型，将数学模型编写到程序中，利用定时器调用实时计算铣刀盘磨损量并进行补偿，将铣刀盘磨损量转换为C轴转动量，利用西门子840Dsl中的同步指令完成补偿，提高工件加工精度。
[0020]基于二次开发的数控人机界面，利用西门子二次开发包提供的C++的接口，进行软件的编写；通过西门子hotlink功能实时读取机床的主轴电流信号，编程实现在二次开发的界面上自动绘制出时域图。
[0021]对工件加工过程中的主轴电流信号进行小波分解，利用公式求解均
值，利用公式求解方差，比较不同频段之间均值和方差的波动，将其选为主轴电流信号的特征值，该特征值可作为铣刀盘磨损量磨损计算的变量。
[0022]建立铣刀盘磨损量与主轴电流信号、进给量、主轴转速、进给速度之间的数学模型；其中铣刀盘磨损量为Y，因变量X,X＝[vf，ap，n，c1，c2]，其中vf，ap，n，c1，c2分别表示进给速度、切削量、主轴转速，主轴电流信号的特征值；实验选取进给速度为50mm/min～100mm/min，切削量为0.3mm～0.8mm，主轴转速1000r/min～1400r/min，铣刀盘磨损值由光学显微镜测量；利用最小二乘法对获取的样本进行拟合，设铣刀盘磨损量的预测模型为：Y＝X1vf cos a
p
+X2c1cos n+X3a
p
cos c2+X4c1a
p
+X5c2vf。
[0023]程序内部设定定时器，通过定时器调用计算铣刀盘磨损量的数据模型，可不间断计算铣刀盘磨损量，将计算结果存入R参数；设置当磨损量达到预定义的极限时，发出警告，提醒更换铣刀盘。
[0024]监控存入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，其特征在于，基于数控系统的人机界面开发接口，开发出状态信息监控界面，利用西门子hotlink功能实时读取数控机床的主轴电流信号，编程绘制时域图；对时域图进行小波分解，获取关于主轴电流的特征值，该特征值用于铣刀盘磨损量模型的建立；建立铣刀盘磨损量与主轴电流信号、进给量、主轴转速、进给速度之间的数学模型，将数学模型编写到程序中，利用定时器调用实时计算铣刀盘磨损量并进行补偿，将铣刀盘磨损量转换为C轴转动量，利用西门子840Dsl中的同步指令完成补偿，提高工件加工精度。2.根据权利要求1所述的基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，其特征在于，利用西门子二次开发包提供的C++接口，进行状态信息监控界面的编写；同时利用西门子hotlink功能进行主轴电流信号的获取；在加工机械零件过程中，监测主轴电流信息，绘制单位时间内的主轴电流图，即时域图。3.根据权利要求1所述的基于主轴电流的铣刀盘磨损量实时计算与补偿方法，其特征在于，主轴电流信号反映主轴负载的状态信息，对所得时域图进行处理，利用小波分解进行信号特征的提取，将原信号分解到不同层次的频带中；求解主轴电流信号在各个频段的均方值和方差；选择频段波动较大的均方值和方差作为特征值，该特征值可用于铣刀盘磨损量模型的建立。4.根据权利要求1所述的基于主轴电流的铣刀盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔君君，张金，薛凤，吴添，
申请(专利权)人：南京工大数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：