本發(fā)明涉及產(chǎn)品加工，尤其涉及一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代制造業(yè)中，復(fù)合機(jī)床作為高效、多功能的加工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種精密零部件的加工制造過程中。隨著智能制造技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)復(fù)合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)效率和運(yùn)行穩(wěn)定性提出了更高要求。傳統(tǒng)的機(jī)床控制系統(tǒng)往往依賴于人工經(jīng)驗(yàn)和固定參數(shù)設(shè)置，難以適應(yīng)復(fù)雜多變的加工環(huán)境和工件需求，導(dǎo)致加工效率低下、資源浪費(fèi)和故障頻發(fā)等問題。

2、因此，有必要提供一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制系統(tǒng)及方法解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制系統(tǒng)及方法，不僅提高了復(fù)合機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率，還顯著增強(qiáng)了機(jī)床的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

2、本發(fā)明提供了一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括多傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、智能控制模塊和故障預(yù)測(cè)模塊，所述多傳感器模塊和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)通過數(shù)據(jù)總線與所述智能控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，所述故障預(yù)測(cè)模塊通過數(shù)據(jù)總線與所述智能控制模塊和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，其中，

3、多傳感器模塊，用于實(shí)時(shí)采集加工過程中的環(huán)境參數(shù)集；

4、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，用于接收并處理來自多傳感器模塊的環(huán)境參數(shù)集，得到加工狀態(tài)分析結(jié)果，并將所述加工狀態(tài)分析結(jié)果發(fā)送至智能控制模塊；

5、智能控制模塊，用于根據(jù)用戶輸入的工件參數(shù)，對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行初始設(shè)定，并在加工過程中，根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理平臺(tái)發(fā)送的所述加工狀態(tài)分析結(jié)果，并動(dòng)態(tài)調(diào)整所述切削參數(shù)；

6、故障預(yù)測(cè)模塊，用于基于所述數(shù)據(jù)處理平臺(tái)提供的所述加工狀態(tài)分析結(jié)果，結(jié)合歷史故障數(shù)據(jù)對(duì)復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并在預(yù)測(cè)發(fā)生故障時(shí)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，同時(shí)通過數(shù)據(jù)總線向智能控制模塊發(fā)送預(yù)警信號(hào)，最后由所述智能控制模塊根據(jù)所述預(yù)警信號(hào)自動(dòng)執(zhí)行預(yù)警措施，實(shí)現(xiàn)故障前的協(xié)同響應(yīng)。

7、優(yōu)選的，所述多傳感器模塊包括用于測(cè)量不同物理量的多個(gè)不同類型傳感器，以及用于綜合處理來自多個(gè)傳感器信息的數(shù)據(jù)融合單元，其中所述多個(gè)不同類型傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器和位移傳感器。

8、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理平臺(tái)包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元和數(shù)據(jù)分析單元，其中，

9、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元用于對(duì)接收到的環(huán)境參數(shù)集進(jìn)行預(yù)處理；

10、所述數(shù)據(jù)分析單元?jiǎng)t用于應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法，從預(yù)處理后的環(huán)境參數(shù)集中提取加工狀態(tài)特征，并生成加工狀態(tài)分析結(jié)果。

11、優(yōu)選的，所述智能控制模塊包括參數(shù)設(shè)定單元和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元，其中，

12、所述參數(shù)設(shè)定單元用于根據(jù)用戶輸入的工件參數(shù)，利用預(yù)設(shè)模型自動(dòng)計(jì)算并設(shè)定切削參數(shù)，其中所述切削參數(shù)包括切削速度、切削深度和進(jìn)給速度，所述預(yù)設(shè)模型是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)模型；

13、所述動(dòng)態(tài)調(diào)整單元?jiǎng)t根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理平臺(tái)發(fā)送的加工狀態(tài)分析結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整切削參數(shù)。

14、優(yōu)選的，所述故障預(yù)測(cè)模塊還包括故障類型識(shí)別單元和預(yù)警策略制定單元，其中，

15、所述故障類型識(shí)別單元基于所述加工狀態(tài)分析結(jié)果和歷史故障數(shù)據(jù)，利用預(yù)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別故障類型；

16、所述預(yù)警策略制定單元?jiǎng)t根據(jù)識(shí)別的故障類型，制定并執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)警措施，其中所述預(yù)警措施包括調(diào)整加工參數(shù)、暫停加工和啟動(dòng)緊急停機(jī)程序。

17、本發(fā)明還提供了一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制方法，應(yīng)用于一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制系統(tǒng)，所述控制方法包括以下步驟：

18、通過多傳感器模塊實(shí)時(shí)采集加工過程中的環(huán)境參數(shù)集，其中所述環(huán)境參數(shù)集包括溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、振動(dòng)數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)；

19、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)對(duì)接收到的所述環(huán)境參數(shù)集進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，生成加工狀態(tài)分析結(jié)果，并將所述加工狀態(tài)分析結(jié)果發(fā)送至智能控制模塊，其中所述特征提取的結(jié)果包括從預(yù)處理后的溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、振動(dòng)數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)中分別提取的溫度特征、壓力特征、振動(dòng)特征和位移特征；

20、智能控制模塊在加工前根據(jù)用戶輸入的工件參數(shù)，自動(dòng)設(shè)定初始的切削參數(shù)，并在加工過程中根據(jù)所述加工狀態(tài)分析結(jié)果，采用自適應(yīng)調(diào)優(yōu)算法動(dòng)態(tài)調(diào)整切削參數(shù)，其中所述切削參數(shù)包括切削速度、切削深度和進(jìn)給速度；

21、故障預(yù)測(cè)模塊基于所述加工狀態(tài)分析結(jié)果和歷史故障數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，并在預(yù)測(cè)發(fā)生故障時(shí)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，通過數(shù)據(jù)總線向智能控制模塊發(fā)送預(yù)警信號(hào)；

22、智能控制模塊根據(jù)所述預(yù)警信號(hào)自動(dòng)執(zhí)行預(yù)警措施，實(shí)現(xiàn)故障前的協(xié)同響應(yīng)。

23、優(yōu)選的，還包括：

24、接收工件的工件參數(shù)，其中所述工件參數(shù)包括類型、尺寸和材質(zhì)；

25、將接收的工件參數(shù)輸入至智能控制模塊中。

26、優(yōu)選的，所述自適應(yīng)調(diào)優(yōu)算法具體為：

27、基于所述溫度特征、壓力特征、振動(dòng)特征和位移特征，并結(jié)合預(yù)設(shè)的映射表評(píng)估當(dāng)前復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，其中所述復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)包括穩(wěn)定狀態(tài)、不穩(wěn)定狀態(tài)和異常狀態(tài)，所述映射表表征從傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取的特征到復(fù)合機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

28、根據(jù)所述復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)的加工策略進(jìn)行切削參數(shù)的調(diào)整。

29、所述加工策略包括：

30、若所述復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)，則增加進(jìn)給速度、增加切削轉(zhuǎn)速和保持切削深度，其中，

31、所述進(jìn)給速度的增加公式為：；

32、其中，為調(diào)整前的進(jìn)給速度，為調(diào)整后的進(jìn)給速度，為預(yù)設(shè)的第一增加比例；

33、所述切削轉(zhuǎn)速的增加公式為：；

34、其中，為調(diào)整前的切削速度，為調(diào)整后的切削速度，為預(yù)設(shè)的第二增加比例；

35、所述切削深度的保持公式為：；

36、其中，和分別保持前后的切削深度；

37、若所述復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)為不穩(wěn)定狀態(tài)，則減小進(jìn)給速度、減小切削轉(zhuǎn)速和減小切削深度，其中，

38、所述進(jìn)給速度的減小公式為：；

39、其中，為調(diào)整前的進(jìn)給速度，為調(diào)整后的進(jìn)給速度，為預(yù)設(shè)的第一減小比例；

40、所述切削轉(zhuǎn)速的增加公式為：；

41、其中，為調(diào)整前的切削速度，為調(diào)整后的切削速度，為預(yù)設(shè)的第二減小比例；

42、所述切削深度的減小公式為：；

43、其中，為調(diào)整前的切削深度，為調(diào)整后的切削深度，為預(yù)設(shè)的第三減小比例；

44、若所述復(fù)合機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)為異常狀態(tài)，則立即停止加工。

45、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種復(fù)合機(jī)床的切削加工產(chǎn)品控制系統(tǒng)及方法具有如下有益效果：

46、本發(fā)明通過引入數(shù)據(jù)融合單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、數(shù)據(jù)分析單元、智能控制模塊和故障預(yù)測(cè)模塊等關(guān)鍵組件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能控制和故障預(yù)測(cè)。其中，數(shù)據(jù)融合單元能夠綜合處理來自多個(gè)傳感器的信息，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；數(shù)據(jù)預(yù)處理單元和數(shù)據(jù)分析單元?jiǎng)t能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分析，提取加工狀態(tài)特征，為智能控制提供決策依據(jù)；智能控制模塊則能夠根據(jù)用戶輸入的工件參數(shù)和加工狀態(tài)分析結(jié)果，自動(dòng)設(shè)定和調(diào)整切削參數(shù)，實(shí)現(xiàn)加工過程的智能化控制；故障預(yù)測(cè)模塊則能夠基于歷史故障數(shù)據(jù)和加工狀態(tài)分析結(jié)果，預(yù)測(cè)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，并在預(yù)測(cè)發(fā)生故障時(shí)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)故障前的協(xié)同響應(yīng)。