加工质量监控系统及其方法技术方案

一种加工质量监控系统及其方法，包括依据加工需求产生对应的加工参数，并利用加工参数产生加工信号以使超声波主轴进行加工，以在超声波主轴执行加工过程中，检测超声波主轴线圈的反馈电流，并判断反馈电流，以在反馈电流落入预定范围内时，令超声波主轴继续加工，或是在反馈电流超出预定范围时，执行加工参数的修正。正。正。

【技术实现步骤摘要】
加工质量监控系统及其方法


[0001]本公开涉及一种监控加工质量的技术，尤其涉及一种加工质量监控系统及其方法。

技术介绍

[0002]玻璃纤维强化聚合物(GFRP)主要用于结构核心材料，由于其具有优异的材料特性，因而广泛使用于航空、风能、船舶、运输、建筑及汽车等产业上，同时因GFRP减轻了结构整体重量，又具有相当的经济特性，因此其也广泛用于风力涡轮机叶片中来提高效率。
[0003]现今产业为因应复合材料快速应用发展，超声波加工技术随之普及化，然而，为配合超声波主轴高速化需求，加工应用频率愈来愈高，未来将走向无人化智能化世代，加工质量监控技术需求势必日益迫切。简言之，复合材料(以下称复材)以多层纤维堆迭胶合而成，不适当的加工参数会导致纤维未完全切断，切面产生毛边，需再依赖人力进行手工修整，耗时费力，其次，超声波复合材料加工尚属新兴加工领域，旧有加工经验无法导入，对于刀具选用及切削所需参数仍处摸索期，即便目前市面超声波加工设备可令刀具维持恒定振荡频率，但无法依加工负载变化维持恒定振幅，当切削负载增大振幅减小时，毛边去除效果大打折扣。
[0004]因此，如何克服前述现有技术的种种缺失，优化超声波执行复材加工的质量监控，将成目前技术人员亟欲追求的课题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开提出一种加工质量监控系统及其方法，通过超声波加工控制系统在加工时动态调整电流值以符合预计振幅的优势，配合自动生成的加工参数数据，以达到监控加工质量及优化的目的。
[0006]本公开提供一种加工质量监控系统，包括：加工表面粗糙度数据库，其用于存储各种切削数据；加工操控单元，依据加工过程所用的刀具、材料的尺寸以及该材料加工后的期望表面粗糙度值，自该加工表面粗糙度数据库取得对应的加工参数；加工控制器，依据该加工参数，产生加工信号而使一超声波主轴进行加工；电流传感器，用于检测该超声波主轴加工时线圈的反馈电流；以及修正单元，用于调整该超声波主轴的振幅，以在该反馈电流超出一预定范围时执行该加工参数的修正。
[0007]本公开还提供一种加工质量监控方法，包括：依据加工需求产生对应的加工参数；利用该加工参数产生加工信号，以使一超声波主轴进行加工；检测该超声波主轴在加工时线圈的反馈电流；以及若该反馈电流在一预定范围内时，令该超声波主轴继续加工，或是若该反馈电流超出该预定范围时，执行该加工参数的修正。
[0008]综上可知，本公开的加工质量监控系统及其方法，运用超声波刀把的电流反馈电路，借以判断是否需调整加工参数，另外，本公开通过预先建立有关切削数据的加工表面粗糙度数据库，能在加工前基于期望表面粗糙度值、所用的刀具以及复合材料的尺寸等加工
需求，取得较佳加工参数，使一开始加工能更符合需求，搭配后续切削过程中线上检测反馈的电流信号，动态调整刀具振幅，以避免重负荷下振幅不足影响毛边去除效果，也就是借由即时调整加工转速及进给速度，以维持加工过程刀具振幅的一致性，故能达到自动加工参数优化与振幅调制等效益，将有利于提升复材加工的质量。
附图说明
[0009]图1为本公开的加工质量监控系统的架构示意图。
[0010]图2为本公开的加工质量监控系统在一实施例的架构示意图。
[0011]图3A和3B为本公开的加工表面粗糙度数据库内部数据的数据示意图。
[0012]图4为本公开的加工质量监控方法的步骤示意图。
[0013]图5为本公开的加工质量监控方法在一具体实施例的流程示意图。
[0014]符号说明
[0015]1:加工质量监控系统
[0016]10:加工操控单元
[0017]11:加工控制器
[0018]111:信号产生器
[0019]112:功率放大器
[0020]12:电流传感器
[0021]13:修正单元
[0022]2:超声波主轴
[0023]3:加工表面粗糙度数据库
[0024]4:切削参数数据库
[0025]S401～S404:步骤
[0026]S501～S511:流程。
具体实施方式
[0027]以下借由特定的具体实施形态说明本公开的
技术实现思路
，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本公开的优点与功效。然本公开也可借由其他不同的具体实施形态加以施行或应用。
[0028]随着复合材料加工市场的兴起，高速化超声波主轴产品推陈出新，面对高转速及长工时稳定加工需求，表面质量的好坏变得相当重要。本公开提出一种可应用于超声波复材的加工质量监控机制，针对复合材料相关加工经验缺乏而需仰赖人力摸索微调的问题，提出利用加工参数专家机制，以能起始即采用较佳的加工参数，另外，针对加工时复合材料切削时易产生毛边而需仰赖人力手工修整的情况，则通过刀具振幅线上调制机制，借以监控并优化加工质量。
[0029]图1为本公开的加工质量监控系统的架构示意图。如图所示，本公开的加工质量监控系统1能搭配超声波主轴2进行运作，该加工质量监控系统1包括加工操控单元10、加工控制器11、电流传感器12以及修正单元13。
[0030]加工操控单元10为依据加工过程所用的刀具、复合材料的尺寸以及该复合材料加
工后的期望表面粗糙度值，自一加工表面粗糙度数据库3取得对应的加工参数，其中，加工表面粗糙度数据库3用于存储各种加工组合的切削数据。为使起始的加工参数有所依据，本公开通过利用加工表面粗糙度数据库3预存各种加工组合的切削数据，针对不同复合材料、不同加工工具、不同表面粗糙度需求等组合建立相关信息，以利后续执行加工时，一开始能取得惯用或常用的加工参数，避免加工开始即有明显误差。
[0031]具体地，该加工操控单元10能依据操作者输入的期望表面粗糙度值、所用的刀具以及复合材料的尺寸，自加工表面粗糙度数据库3取得对应的加工参数，其中，期望表面粗糙度值是指该复合材料加工后欲呈现的表面粗糙度值，而所用的刀具是指加工过程要使用的刀具，复合材料的尺寸是指要加工的复合材料大小，例如复合材料板的厚度。换句话说，当操作者输入期望表面粗糙度值、所用的刀具以及复合材料的尺寸等加工数据后，能由该加工表面粗糙度数据库3取得对应的加工参数，也就是超声波主轴2要运作的加工转速及进给速度。
[0032]在一实施例中，该切削数据包括不同刀具、转速、进给速度及复合材料的尺寸的组合，例如不同刀具在不同复合材料的厚度下，需以何种转速、进给速度执行加工，上述相关数据的组合，可在输入加工需求下，找出对应参数。
[0033]加工控制器11用于依据该加工参数产生加工信号而使超声波主轴进行加工。简言之，加工控制器11用于将加工参数，也就是超声波主轴2要运作的加工转速及进给速度，转换为加工信号以供控制超声波主轴2进行加工。
[0034]电流传感器12用于检测该超声波主轴2加工时线圈的反馈电流。当超声波主轴2加工时，电流传感器12能检测超声波主轴2线圈的反馈电流，此反馈电流供判断是否要调整超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加工质量监控系统，其特征在于，包括：加工表面粗糙度数据库，用于存储各种切削数据；加工操控单元，依据加工过程所用的刀具、材料的尺寸以及该材料加工后的期望表面粗糙度值，自该加工表面粗糙度数据库取得对应的加工参数；加工控制器，依据该加工参数，产生加工信号而使超声波主轴进行加工；电流传感器，用于检测该超声波主轴加工时的反馈电流；以及修正单元，用于调整该超声波主轴的振幅，以在该反馈电流超出预定范围时执行该加工参数的修正。2.如权利要求1的加工质量监控系统，其特征在于，该加工控制器包括：信号产生器，用于产生该加工信号；以及功率放大器，用于放大该加工信号。3.如权利要求1的加工质量监控系统，其特征在于，该切削数据包括不同刀具、转速、进给速度及该材料的尺寸的组合。4.如权利要求1的加工质量监控系统，其特征在于，该加工参数包括加工转速及进给速度。5.如权利要求1的加工质量监控系统，其特征在于，该加工参数的修正包括在过大电流时提高超声波功率、在持续过大电流时降低进给速度、在过低电流时降低超声波功率、以及在持续过低电流时提高进给速度。6.一种加工质量监控方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄郁翔，廖彦欣，詹咏超，李秋红，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：