本发明专利技术公开了一种数控加工动态特征建模方法。动态特征是包含了加工特征几何的中间状态、加工过程中的工艺、工况参数，参数的动态安全域值以及超出域值的调整策略，能够满足复杂工况数控加工过程自适应加工的信息模型。本发明专利技术基于FunctionBlock进行动态特征的建模，构建了特征的FunctionBlock、以及服务FunctionBlock，实现加工特征中间状态、加工过程中的工艺、工况参数、参数的动态安全域值以及超出域值的调整策略的表达，同时也实现了加工过程中实时信息的获取与分析。基于FunctionBlock的建模方法能够为数控加工-检测-监测一体化提供技术基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种数控加工方法,尤其是一种基于Function Block的数控加工建模方法，具体地说是一种。
技术介绍
众所周知，工件切削过程中的冷却液、高速切屑、振动、颤振和切削热等为实时检测、在线检测带来困难。切削过程中机床性能、刀具状态、工件切削状态、切削参数、切削力等因素都在动态变化。尤其是加工过程中的工件变形，变形影响因素既包括装夹、切削力等系统因素，也包括材料不均匀、内应力等随机因素，事前难以准确预测。变形不仅发生在当前切削区域，临近刚性不足区域也时有发生。薄壁结构件加工变形问题通常表现为精加工过程的让刀引起欠切，但大跨度双面槽薄腹板等结构在精加工前也会变形鼓起导致过切，甚至直接报废。上述问题亟需通过实时监测定位变形区，以监测信号动态触发在线检测确定变形量，进而动态自适应调整刀轨，实现加工-检测-监测一体化。由于零件几何与加工过程动态信息不能有效融合，造成检测、监测之间以及与加工间的反馈一直不尽如人意。以特征为载体可以有效地集成工艺知识和经验，提高工艺决策的自动化水平，但传统静态特征多是基于零件的最终加工状态定义的，只适用于简单零件。对于形状、工艺、工况复杂的零件，不仅要考虑特征几何的中间状态，还要综合考虑加工过程中的工艺、工况参数，参数的动态安全域值以及超出域值的调整策略，称为动态特征。本专利技术以高价值、高精度复杂结构件加工-检测-监测一体化为目标，建立动态特征模型，为数控加工由基于人工经验的粗略方案求解模式向基于实时数据的优化方案求解模式转变，为数字化智能制造提供理论和技术支撑。Function Block是控制领域的IEC61499国际标准，具有相对成熟的数据、事件驱动触发机制，引入Function Block可以有效的实现数控加工信息的表达、力口工过程实时信息的获取以及加工-检测-监测的关联触发
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的数控加工过程方法中存在零件几何与加工过程动态信息不能有效融合，造成检测、监测之间以及与加工间的反馈一直不尽如人意而影响加工质量和效率的问题，专利技术一种对提高加工质量和效率的基于Function Block建模技术的。本专利技术的技术方案是: 一种，其特征是它包括以下步骤:首先，在开放式数控系统的计算机平台或外部计算机上创建特征Function Block和服务 Function Block ； 其次，定义内部算法、内部变量、事件输入、事件输出、数据输入与数据输出； 第三，将特征Function Block和服务Function Block定义在同一个软件系统中，通过调用算法实现所述两个模块之间的信息输入与输出； 第四，使Function Block与数控系统通过共享内存的方式实现通讯；使服务FunctionBlock通过通用串行总线(USB)与外部传感器实现通讯，实时获取检测信息,通过内部算法从数控系统获取当前的加工特征的标识，从特征Function Block获取几何信息与工艺信息，从典型特征安全域值库获取典型特征的监测、检测的参数安全域值，作为监测信号与检测信息分析的依据，进而实现监测信号与检测信息的分析，然后通过加工-检测反馈算法、加工-监测反馈算法以及监测-检测反馈算法将分析结果输出到特征Function Block,实现基于动态特征的加工-检测-监测的闭环控制。所述的特征Function Block中包含内部算法和内部变量,其中内部算法包含特征标识获取算法、几何息获取算法、工艺息获取算法、检测息获取算法、监测息获取算法、几何信息输出算法、工艺信息输出算法、数控程序输出算法、检测自适应规划算法、刀轨调整算法以及切削参数调整算法，内部变量包含特征标识、几何信息、工艺信息、检测信息以及监测信息，内部变量的信息通过外部加工-检测-监测工艺信息文件获取,每一个加工特征对应一个特征Function Block。所述Function Block在开放式数控系统的计算机平台创建或在外部计算机上创建，若在数控系统的计算机平台上，则通过共享内存的方式实现Function Block与数控系统的通讯；若在外部计算机上创建，通过局域网与数控系统的计算机实现通讯；当特征Function Block和服务Function Block在同一台计算机上，则将它们建立在一个软件环境内，通过调用算法实现信息传输，当特征Function Block和服务Function Block不在同一计算机上，则通过局域网通讯实现两者的信息传输。所述的内部变量中，特征标识按照特征类型和特征序号进行唯一标识，数控程序按照特征进行组织，通过特征标识可以找到加工该特征的数控程序段；几何信息包括:特征中间几何状态以及驱动几何，特征中间几何状态利用形成中间特征的加工操作的刀轨包络面表达，驱动几何通过CAD系统中拓扑元素的永久唯一标识寻址；工艺信息包括:机床信息、刀具信息、加工特征的走刀策略、切深、切宽、主轴转速和进给；检测信息包括:所需检测设备、特征的检测点及其轨迹；监测信息包括:所需监测设备。所述的加工-检测-监测工艺信息文件，以基于特征的XML文件格式表达，以特征为单元组织数据，包含特征Function Block所需的几何、工艺、检测以及监测信息。所述的典型特征安全域值库包括典型特的检测安全域值以及监测安全域值，检测安全域值包含典型特征的加工中间状态及最终状态的厚度公差及位置公差，监测安全域值包含典型特征加工过程中振动信号与切削力监测信号参数的时域峰值、方差、微分以及频域功率谱的允许范围以及位移传感器传输的变形位移允许范围。所述的服务Function Block,通过数控系统实时获取当前加工的特征标识,通过特征标识可以与特征Function Block通讯，得到当前特征的几何信息与工艺信息，作为信号分析的依据；实时获取监测信号的方式是通过振动传感器、切削力传感器和位移传感器，通过USB数据传输线传输至服务Function Block所在的计算机,服务Function Block的内部算法提取出信号参数；其在线检测信息获取的方式是通过在线接触式位置测头以及厚度测头获取加工特征中间状态的检测点位置以及厚度，通过USB数据传输线传输至服务Function Block所在的计算机，经过触发在线检测数据获取及分析算法，进行数据拟合后形成中间特征实际状态，供中间加工结果分析使用。所述的服务Function Block中，加工-检测反馈算法通过服务Function Block对检测信息进行获取及分析，将检测结果信息传递至相应特征Function Block中，检测结果信息指中间特征或者最终特征的检测误差，特征Function Block调用刀轨调整算法，对刀轨进行调整修正误差；加工-监测反馈通过服务Function Block中监测信号的获取及分析，若出现颤振或者切削力过载，服务Function Block将振动的信号参数与切削力的振动参数传至相应的特征Function Block，调用切削参数调整算法，调整切削参数；监测-检测反馈通过服务Function Block中监测信号的获取与分析，若出现刀具磨损、破损，则服务Function Block向数控系统发出停机指令,然后对刀具进行检测；若服务F本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数控加工动态特征建模方法，其特征是它包括以下步骤：????首先，在开放式数控系统的计算机平台或外部计算机上创建特征Function?Block和服务Function?Block；其次，定义Function?Block内部算法、内部变量、事件输入、事件输出、数据输入与数据输出；第三，将特征Function?Block和服务Function?Block定义在同一个软件系统中，通过调用算法实现所述两者之间的信息输入与输出；第四，使Function?Block与数控系统通过共享内存的方式实现通讯；使服务Function?Block与外部传感器实现通讯，实时获取监测信息，通过内部算法从数控系统获取当前的加工特征的标识，从特征Function?Block获取几何信息与工艺信息，从典型特征安全域值库获取典型特征的监测、检测的参数安全域值，作为监测信号与检测信息分析的依据，进而实现监测信号与检测信息的分析，然后通过加工?检测反馈算法、加工?监测反馈算法以及监测?检测反馈算法将分析结果输出到特征Function?Block，实现基于动态特征的加工?检测?监测的闭环控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，刘长青，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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