一种机床自适应控制方法及系统与流程

本发明涉及机床控制，具体为一种机床自适应控制方法及系统。

背景技术：

1、机床自适应控制技术，作为实现高效、高精度加工的关键技术之一，其研究和应用受到了广泛关注，自适应控制技术通过动态调整加工参数，以适应加工过程中的各种变化，从而提高加工效率和加工质量；在过去的几十年里，众多研究者和工程师致力于开发各种传感技术和控制算法，以期实现更加准确和高效的自适应控制；这些研究涵盖了刀具磨损监测、切削力的实时测量、加工过程中的振动分析等多个方面；尽管取得了一定的进展，但目前的技术在实际应用中仍面临着一系列挑战；

2、现有技术的不足与我方发明的优势分析：

3、尽管现有技术已能够在一定程度上实现加工参数的自适应调整，但仍存在一些显著的不足；首先，大多数现有系统在数据采集和处理方面依赖于有限的传感器类型，如力、温度或振动传感器，这限制了系统对加工过程全面性的理解；其次，现有技术在处理复杂加工条件时的适应性不足，尤其是在面对多变的切削环境和材料特性时；此外，当前系统在预测和控制刀具颤振方面的能力仍有待提高，因为颤振的准确预测对于实现优化的加工参数调整至关重要；

4、我方发明提出了一种全新的机床自适应控制方法及系统，通过综合利用刀具和主轴的可量化参数，以及切削点环境参数，包括声音参数和切削润滑液的飞溅轨迹特征数据，显著提高了加工过程中颤振预测的准确性和系统的自适应调整能力；不同于现有技术，我方发明通过对多种环境参数的综合分析处理，能够更全面地捕捉加工过程中的细微变化，从而实现更精准的颤振预测和更有效的加工参数调整；特别是，通过生成颤振预测指数并将其划分为若干等级区间，再结合环境参数生成的校准指数，我方发明能够对预测结果进行校准微调，显著提高预测的准确度；此外，构建的调参模型能够在颤振发生之前自动调整机床加工参数；

5、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机床自适应控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种机床自适应控制方法，具体步骤包括：

4、步骤s1、采集机床加工过程中刀具的可量化参数a，以及主轴的可量化参数b，并采集刀具与工件切削点的环境参数，所述环境参数包括声音参数、切削润滑液的飞溅轨迹特征数据；

5、步骤s2、获取可量化参数a与可量化参数b并进行分析处理，生成颤振预测指数，并通过颤振预测指数将刀具发生颤振的趋势程度划分为若干等级区间，形成每一等级区间的第一颤振预测结果，并获取环境参数进行分析处理，生成校准指数，且校准指数用于对第一颤振预测结果进行校准微调，形成第二颤振预测结果；

6、步骤s3、接收颤振预测指数和校准指数并进行分析处理，构建用于对机床加工参数进行调整的调参模型，以实现刀具在发生颤振之前，对机床加工参数进行提前调整，降低刀具颤振的发生概率和幅度。

7、一种机床自适应控制系统，所述系统用于执行所述的机床自适应控制方法，包括：

8、数据采集模块：用于采集机床加工过程中刀具的可量化参数a，以及主轴的可量化参数b，并采集刀具与工件切削点的环境参数，所述环境参数包括声音参数、切削润滑液的飞溅轨迹特征数据；

9、分析预测模块：用于获取可量化参数a与可量化参数b并进行分析处理，生成颤振预测指数，并通过颤振预测指数将刀具发生颤振的趋势程度划分为若干等级区间，形成每一等级区间的第一颤振预测结果，并获取环境参数进行分析处理，生成校准指数，且校准指数用于对第一颤振预测结果进行校准微调，形成第二颤振预测结果；

10、参数调整模块：用于接收颤振预测指数和校准指数并进行分析处理，构建用于对机床加工参数进行调整的调参模型，以实现刀具在发生颤振之前，对机床加工参数进行提前调整，降低刀具颤振的发生概率和幅度。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1、通过采集机床加工过程中的刀具可量化参数a、主轴的可量化参数b以及切削点的环境参数，包括声音参数和切削润滑液的飞溅轨迹特征数据，实现了对加工环境和条件的全面监测，这种全方位的数据采集为精确分析和预测加工过程中可能发生的颤振提供了基础，显著提高了对机床加工状态的理解和监控能力，为后续的颤振预测和控制奠定了坚实的数据基础；

13、2、通过对步骤s1中获取的参数进行分析处理，不仅生成了颤振预测指数，并且通过该指数将颤振趋势程度进行等级划分，再结合环境参数生成校准指数对预测结果进行微调，这一过程优化了颤振的预测准确性，并允许更细致地评估颤振风险，提升了颤振预测的精度和可靠性，为采取预防措施提供了更准确的依据；

14、3、通过接收颤振预测指数和校准指数进行分析处理，并构建调参模型以调整机床加工参数，这一步骤实现了在颤振发生前的主动预防，通过精准的参数调整，有效降低了刀具颤振的发生概率和幅度，显著提高了加工过程的稳定性和加工质量，同时减少了因颤振导致的刀具磨损和损坏，延长了刀具寿命。

技术特征：

1.一种机床自适应控制方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种机床自适应控制方法，其特征在于：所述可量化参数a包括刀具磨损率、刀尖温度、切削力，以及刀具和工件之间的相对位移量，并依次进行标定，形成刀具磨损率twr、刀尖温度tt、切削力cf，相对位移量rd；

3.根据权利要求2所述的一种机床自适应控制方法，其特征在于：所述颤振预测指数计算公式如下所示，

4.根据权利要求3所述的一种机床自适应控制方法，其特征在于：所述校准指数计算公式如下所示：

5.根据权利要求4所述的一种机床自适应控制方法，其特征在于：所述校准指数用于对第一颤振预测结果进行校准微调，形成第二颤振预测结果，具体包括以下内容；

6.根据权利要求5所述的一种机床自适应控制方法，其特征在于：所述调参模型构建具体包括以下内容；

7.一种机床自适应控制系统，其特征在于：所述系统用于执行权利要求1-6任意一项所述的机床自适应控制方法，包括：

技术总结本发明提供一种机床自适应控制方法及系统，涉及机床控制技术领域，本发明通过颤振预测指数的取值范围设定，并将V的取值范围划分为五个等级区间，每一等级区间的第一颤振预测结果依次为无颤振风险、低颤振风险、中等颤振风险、高颤振风险和极高颤振风险；设置校准指数C的值域范围，用于对第一颤振预测结果进行校准微调，形成第二颤振预测结果，接收颤振预测指数和校准指数并进行分析处理，构建用于对机床加工参数进行调整的调参模型，通过调整M值，如何有效降低刀具颤振的发生概率和幅度，从而提高加工精度和效率。技术研发人员：蒋南,林作栋,林悦溪,姜文湘,任东梅,胡传勇,徐利明,粟康敏受保护的技术使用者：东莞钧腾新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30