【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机床零部件，特别涉及一种智能化机床刀具温控方法。
技术介绍
1、高的切削温度是造成刀具磨损的主要原因。但较高的切削温度对提高硬质合金刀具材料的韧性有利。在加热切削中，切削温度通常有一个最佳的范围，这个最佳温度范围内，不仅工件材料的性能符合要求，而且刀具的寿命也相对较高。同样的，刀具的温度也有一个合适的范围，控制刀具保持合适的温度下，能够有助于延长刀具的使用寿命。
2、加工过程中，刀具温度会因摩擦而急剧升高，所以，刀具的温度控制主要是进行降温控制，切削加工过程中通常需要采取一定的措施对刀具进行冷却，例如吹气冷却或喷射切削液冷却。采用切削液冷却的切削加工中，影响生热和散热的主要因素有切削用量和切削液(杨正乐,陈亚茹,陈渊博.机械加工中切削温度的自动控制[j].数码世界,2019(4):1.doi:cnki:sun:sjsm.0.2019-04-232.)，切削用量主要是由切削用量三要素决定:切削速度、进给量(或进给速度vf)、背吃刀量。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数，可通过切削用量三要素进行表示，能够反映整体的切削工艺。切削液则主要是用于刀具的冷却，切削液的喷射量、温度、压力等会对其冷却效果产生较大的影响。
3、传统的刀具温度控制方案一般是基于反馈机制控制实现，即先检测实际刀具温度、然后根据检测反馈的实际刀具温度值提供一定温度、流量、压力的切削液使刀具温度值趋近目标温度，例如专利cn112405027a公开的一种自动化机床的刀具温度检测及冷却装置、专利cn1167654
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智能化机床刀具温控方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种智能化机床刀具温控方法，包括以下步骤：
3、s1、切削加工前，先根据机床刀具的切削工艺特征值eg、加工工件材料特征值ec、环境因素特征值eh，通过切削温度预测模型uty预测得到刀具的切削温度走势曲线i(tg，tg)；
4、该切削温度走势曲线表征了不同加工时间tg下的预测切削温度值tg；
5、s2、根据冷却工艺固定特征值lc、温度控制值tb、切削温度走势曲线i(tg，tg)，通过基于机器学习算法的刀具温控模型utc生成温控策略函数f(tg，cg)；
6、该温控策略函数中包括不同加工时间tg下的冷却工艺参数的控制值cg；
7、s3、启动机床，通过刀具对加工工件进行切削加工，同时按照温控策略函数f(tg，cg)对冷却设备进行控制，通过冷却设备对刀具进行降温；
8、其中，切削加工的启动时间与冷却设备按照温控策略函数进行工作的启动时间相同，作为零时刻；
9、s4、在整个切削加工过程中，检测不同时刻的刀具的实际温度值ts，并根据ts与温度控制值tb的差值判断是否需要对温控策略函数f(tg，cg)进行人工优化，直至完成切削加工；
10、若进行了人工优化，则将人工优化后的温控策略函数f’(tg，cg)代替优化前的温控策略函数f(tg，cg)。
11、优选的是，步骤s4具体为：
12、s4-1、在整个切削加工过程中，检测不同时刻的刀具的实际温度值ts，实时统计切削加工过程中ts＞tb的时间，记为温度超限时间tcx，并计算温度超限时间tcx内每个时刻刀具的实际温度值ts与温度控制值tb之间的差值δt；
13、计算温度偏离程度δ，
14、s4-2、在切削加工过程中，当δ＞δt的持续时间超过阈值tε1时：
15、发出报警信息，并人工手动调节冷却工艺控制参数，直至δ≤δt，并持续时间超过阈值tε2；记录人工手动调节时间段tre内的冷却工艺控制参数，并替换当前采用的温控策略函数中tre时间段内的冷却工艺控制参数，更新获得修正后的温控策略函数f’(tg，cg)，并作为当前切削加工工艺的实际温控策略函数fs(tg，cg)；
16、否则，将温控策略函数f(tg，cg)作为当前切削加工工艺的实际温控策略函数fs(tg，cg)；
17、其中，δt为预先设定的温度偏离程度阈值。
18、优选的是，所述的智能化机床刀具温控方法还包括以下步骤：
19、s5、对刀具温控模型utc进行优化，具体包括：
20、s5-1、每次切削加工工艺中，统计整个切削加工过程中δ≤δt的时间ty占全部加工时间tz的占比ηy，将ηy作为温控策略函数的反馈评价参数；
21、s5-2、然后将当前切削加工工艺中的冷却工艺固定特征值lc、温度控制值tb、切削温度走势曲线i(tg，tg)组合作为温控数据qt，将温控数据qt与当前切削加工工艺中的实际温控策略函数fs(tg，cg)组合，并将对应的ηy作为实际温控策略函数fs(tg，cg)的评价标签，形成一条优化训练数据qy，存入优化数据集qy中；
22、s5-3、经过若干次切削加工工艺后，采用优化数据集qy对刀具温控模型vtc进行优化，具体方法为：以温控数据qt为输入、实际温控策略函数fs(tg，cg)为输出、ηy最小为目标，进行训练，训练好后得到优化后的刀具温控模型u'tc，替换之前的刀具温控模型utc。
23、优选的是，其中，0.5％＜δt＜10％；tε1＝(0.1-10％)×tz；tε2＝(0.5-2)×tε1。
24、优选的是，其中，切削工艺特征值eg＝切削速度vc×进给量f×切削深度αp，切削速度vc的单位为m/min，进给量f的单位为mm/r，切削深度αp的单位为mm；
25、加工工件材料特征值ec＝刀具硬度-加工工件硬度；
26、环境因素特征值eh为加工过程中的环境温度，单位为℃。
27、优选的是，所述冷却设备包括用于提供冷却介质的冷却主机、与主机连通的输送管以及与所述输送管连通的用于将冷却介质喷射在刀具上以进行降温的喷头；
28、冷却工艺固定特征值lc为冷却介质的温度tj，单位为℃；
29、温度控制值tb为预先根据刀具种类设定的刀具的工作温度上限值，单位为℃。
30、优选的是，冷却工艺参数包括喷头喷射的冷却介质的喷射流量q和压力p；喷射流量为体积流量，单位为l/min；
31、冷却工艺参数的控制值ck包括冷却介质的喷射流量控制值qck和压力控制值pck；
32、冷却工艺参数的工作值cg包括冷却介质的喷射流量工作值qcg和压力工作值pcg。
33、优选的是，步骤s3中，按照温控策略函数f(tg，cg)对冷却设备进行控制，以使对应的加工时间tg下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能化机床刀具温控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，步骤S4具体为：
3.根据权利要求2所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，其中，0.5％＜δT＜10％；tε1＝(0.1-10％)×tz；tε2＝(0.5-2)×tε1。
5.根据权利要求4所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，其中，切削工艺特征值Eg＝切削速度Vc×进给量f×切削深度αp，切削速度Vc的单位为m/min，进给量f的单位为mm/r，切削深度αp的单位为mm；
6.根据权利要求5所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，所述冷却设备包括用于提供冷却介质的冷却主机、与主机连通的输送管以及与所述输送管连通的用于将冷却介质喷射在刀具上以进行降温的喷头；
7.根据权利要求6所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，冷却工艺参数包括喷头喷射的冷却介质的喷射流量Q和压力P；喷射流量为体积流量，单位为L/m
8.根据权利要求7所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，步骤S3中，按照温控策略函数f(tg，Cg)对冷却设备进行控制，以使对应的加工时间tg下，冷却设备的冷却工艺参数的工作值Cg与冷却工艺参数控制值Ck保持一致：即喷射流量工作值QCg与喷射流量控制值QCk一致、压力控制值PCk与压力工作值PCg一致。
9.根据权利要求8所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，切削温度预测模型UTY包括用于预测不同加工时间下的刀具温度的NARX预测模型，以及用于根据NARX预测模型的预测结果生成刀具温度与加工时间光系的切削温度走势曲线I(tg，Tg)的曲线生成模块；
10.根据权利要求9所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，刀具温控模型UTC通过以下方法构建得到：
...【技术特征摘要】
1.一种智能化机床刀具温控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，步骤s4具体为：
3.根据权利要求2所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，其中，0.5％＜δt＜10％；tε1＝(0.1-10％)×tz；tε2＝(0.5-2)×tε1。
5.根据权利要求4所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，其中，切削工艺特征值eg＝切削速度vc×进给量f×切削深度αp，切削速度vc的单位为m/min，进给量f的单位为mm/r，切削深度αp的单位为mm；
6.根据权利要求5所述的智能化机床刀具温控方法，其特征在于，所述冷却设备包括用于提供冷却介质的冷却主机、与主机连通的输送管以及与所述输送管连通的用于将冷却介质喷射在刀具上以进行降温的喷头；
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑国山，郑国标，仇阿林，
申请(专利权)人：江苏恒动精密机床有限公司，
类型：发明
国别省市：
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