CN105549533A - 数控机床温度场在线监测及智能预警*** - Google Patents
数控机床温度场在线监测及智能预警*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN105549533A CN105549533A CN201610085676.4A CN201610085676A CN105549533A CN 105549533 A CN105549533 A CN 105549533A CN 201610085676 A CN201610085676 A CN 201610085676A CN 105549533 A CN105549533 A CN 105549533A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- machine tool
- temperature field
- data
- thermal characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4063—Monitoring general control system
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32191—Real time statistical process monitoring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Abstract
本发明涉及一种数控机床温度场在线监测及智能预警***,外部信息采集模块实时采集数控机床关键测温点温度、环境温度以及机床运行参数,采集到的信息经通讯模块输入到热特性参数修正模块;热特性参数修正模块接收外部信息采集模块的数据并通过修正函数实时修正机床热特性参数,修正后的机床热特性参数输出至APDL模块,APDL模块进行数控机床温度场的实时计算,并将计算结果输出至阈值判定模块、显示模块及数据存储模块,阈值判定模块集成包络函数及库函数,接收APDL模块的计算数据并对该数据进行阈值判定,根据判定结果做出机床可靠性预警。不仅可以用来预报数控机床在各种切削条件下的动态温度场,而且还可以用来实现机床可靠性的智能监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控技术,特别涉及一种数控机床温度场在线监测及智能预警***。
背景技术
高端精密数控机床不但是工业现代化技术基础,而且还是高技术产业发展的支撑工具,其应用现代计算机技术、自动控制、精密检测、信息技术和先进制造技术最新成果,组成了具有高科技含量的高档“工作母机”。近年来,我国军工、航天、船舶以及汽车行业对中高端数控机床的需求不断增加,除了数量以外,对数控机床的工作可靠性和精度要求也越来越高。然而,由于数控机床在内外热源综合影响下存在非定常温度场,对机床精度而言,在有限空间内的温度梯度变化影响最大,因此监测并控制机床温度的均衡是实现精密加工的目标之一。
由于数控机床存在热力耦合问题,导致机床内热源生热量及接触热阻等关键热特性参数为非定值,进而导致机床温度场有限元计算结果不准确。现有技术中,魏东等发明了一种基于电磁超声的温度场非接触式探测***(中国专利号CN204359454U),该***可以快速准确地获得物体表面温度和内部非均匀温度场。付秀丽等发明了一种非接触式瞬态焊接温度场测量方法(中国专利号CN104614075A),利用数值模拟方法消除弧光等对焊接温度场测量的影响,可较准确的预测并模拟瞬态焊接温度场。徐娟等发明了一种高铁轴承稳态温度场的有限元计算方法(中国专利号CN1308741A),该方法根据高铁轴承的工况以及轴承***参数,利用轴承摩擦力矩计算轴承发热量,通过有限元模型实现高铁轴承稳态温度场的有限元计算。细居智树等发明了一种温度分布检测装置及方法(中国专利号CN103542958A),对热电堆阵列传感器间的检测误差进行抑制,对空间的温度分布进行高精度地检测。高卫国等发明了一种精密机床温度场主动控制***及方法(中国专利号CNCN103235613),能够主动控制机床热敏感部位的温度的变化,实现综合误差控制,提高加工精度。
上述技术主要采用直接测量或有限元模拟方法进行温度场的监测,这些温度场监测方法无法实现数控机床整机温度场的在线监测,且未考虑热特性参数的动态特性以及机床可靠性预警,为实现数控机床温度场的在线监测及智能预警,需要开发一种专门用于数控机床的温度场监测及预警***。
发明内容
本发明是针对数控机床温度场监测存在的问题,提出了一种数控机床温度场在线监测及智能预警***,不仅可以用来预报数控机床在各种切削条件下的动态温度场,而且还可以用来实现机床可靠性的智能监控。
本发明的技术方案为:一种数控机床温度场在线监测及智能预警***,包括外部信息采集模块、热特性参数修正模块、ANSYS参数化设计语言模块、阈值判定模块、显示模块、通讯模块、数据存储模块,外部信息采集模块实时采集数控机床关键测温点温度、环境温度以及机床运行参数,采集到的信息经通讯模块输入到热特性参数修正模块;热特性参数修正模块接收外部信息采集模块的数据并通过修正函数实时修正机床热特性参数,修正后的机床热特性参数输出至ANSYS参数化设计语言模块,ANSYS参数化设计语言模块进行数控机床温度场的实时计算,并将计算结果输出至阈值判定模块、显示模块及数据存储模块,阈值判定模块集成包络函数及库函数,接收ANSYS参数化设计语言模块的计算数据并对该数据进行阈值判定,根据判定结果做出机床可靠性预警。
所述热特性参数修正模块集成机床内热源生热量修正函数、机床结合面接触热阻修正函数以及机床表面传热系数修正函数,接收外部信息采集模块的数据信息并根据该数据对该机床热特性参数进行修正处理。
所述显示模块接收ANSYS参数化设计语言模块的机床温度场数据,并将机床温度场云图动态显示在LED显示屏。
所述数据存储模块集成ACCESS数据库,接收ANSYS参数化设计语言模块的机床温度场数据,并将数据存储于ACCESS数据库,实现数控机床温度场的动态分析及跟踪。
本发明的有益效果在于:本发明数控机床温度场在线监测及智能预警***,不仅可以实现数控机床温度场的在线预报,温度场在线监测精度达90%以上,而且可以实现数控机床可靠性的智能判断及预警,尤其是对数控机床主轴轴承的可靠性判断及预警,保证数控机床的可靠性,有助于数控机床动态特性的智能监控。并且***操作简便,集成了机床热特性参数实时动态修正功能、机床温升状态智能预警功能、离线监测功能及截面视图功能,同时该***可自动适应不同切削条件及各种数控机床,使用方便,适用于各种数控机床的温度场在线监测及机床温升状态预警。
附图说明
图1为本发明数控机床温度场在线监测及智能预警***结构框图。
具体实施方式
如图1所示数控机床温度场在线监测及智能预警***结构框图,***由七部分组成:外部信息采集模块、热特性参数修正模块、APDL模块(ANSYS参数化设计语言模块)、阈值判定模块、显示模块、通讯模块、数据存储模块。
外部信息采集模块包括温度传感器、采集卡,通过温度传感器实时采集机床关键测温点温度及外部环境温度,通过采集卡采集数控机床运行参数,该模块采集的数据信息通过通讯模块送往热特性参数修正模块。
热特性参数修正模块集成机床内热源生热量修正函数、机床结合面接触热阻修正函数以及机床表面传热系数修正函数,接收外部信息采集模块的数据信息并根据该数据对该机床热特性参数进行修正处理,修正后的数据通过内部通讯通道送往APDL模块。
APDL模块集成机床有限元模型、机床结合面特性及APDL命令流,将热特性参数修正模块修正后的机床热特性参数施加到有限元模型及机床结合面,应用APDL命令流实时计算机床温度场,并将计算结果输出至阈值判定模块、显示模块及数据存储模块。
阈值判定模块集成包络函数,包络函数根据APDL模块计算的机床温度场数据实时判定机床温升状态并做出预警,特别是对机床主轴轴承等高速旋转部件的可靠性做出预警。
显示模块接收APDL模块的机床温度场数据,并将机床温度场云图动态显示在LED显示屏。
数据存储模块集成ACCESS数据库,接收APDL模块的机床温度场数据,并将数据存储于ACCESS数据库,实现数控机床温度场的动态分析及跟踪。
通讯模块负责实现计算机与外部信息采集模块的实时通讯,以获取机床运行参数及关键测温点温度信息,并将采集到的外部信息实时输出至机床热特性参数修正模块。
本发明所述的数控机床温度场在线监测及智能预警***界面包括:参数设置及运行控制、温度场云图显示、关键测温点温度曲线、监测精度及运行状态监控五部分。其中参数设置及运行控制包括机床材料特性设置、轴承特性设置、运行参数设置、过程回放、开始、暂停、停止、监测周期、外观设置、显示模式等功能;温度场云图显示包括整体温度场和截面视图两部分。
Claims (4)
1.一种数控机床温度场在线监测及智能预警***,其特征在于,包括外部信息采集模块、热特性参数修正模块、ANSYS参数化设计语言模块、阈值判定模块、显示模块、通讯模块、数据存储模块,外部信息采集模块实时采集数控机床关键测温点温度、环境温度以及机床运行参数,采集到的信息经通讯模块输入到热特性参数修正模块;热特性参数修正模块接收外部信息采集模块的数据并通过修正函数实时修正机床热特性参数,修正后的机床热特性参数输出至ANSYS参数化设计语言模块,ANSYS参数化设计语言模块进行数控机床温度场的实时计算,并将计算结果输出至阈值判定模块、显示模块及数据存储模块,阈值判定模块集成包络函数及库函数,接收ANSYS参数化设计语言模块的计算数据并对该数据进行阈值判定,根据判定结果做出机床可靠性预警。
2.根据权利要求1所述数控机床温度场在线监测及智能预警***,其特征在于,所述热特性参数修正模块集成机床内热源生热量修正函数、机床结合面接触热阻修正函数以及机床表面传热系数修正函数,接收外部信息采集模块的数据信息并根据该数据对该机床热特性参数进行修正处理。
3.根据权利要求1所述数控机床温度场在线监测及智能预警***,其特征在于,所述显示模块接收ANSYS参数化设计语言模块的机床温度场数据,并将机床温度场云图动态显示在LED显示屏。
4.根据权利要求1所述数控机床温度场在线监测及智能预警***,其特征在于,所述数据存储模块集成ACCESS数据库,接收ANSYS参数化设计语言模块的机床温度场数据,并将数据存储于ACCESS数据库,实现数控机床温度场的动态分析及跟踪。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610085676.4A CN105549533B (zh) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | 数控机床温度场在线监测及智能预警*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610085676.4A CN105549533B (zh) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | 数控机床温度场在线监测及智能预警*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105549533A true CN105549533A (zh) | 2016-05-04 |
CN105549533B CN105549533B (zh) | 2018-04-06 |
Family
ID=55828779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610085676.4A Expired - Fee Related CN105549533B (zh) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | 数控机床温度场在线监测及智能预警*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105549533B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107942938A (zh) * | 2017-11-11 | 2018-04-20 | 成都市龙泉星源机械厂 | 一种智能数控机床及其监控方法 |
CN108594761A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 河北工业大学 | 一种基于初始温度保持策略的电主轴热误差主动控制方法 |
CN117111589A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 中国机械总院集团云南分院有限公司 | 一种基于Petri网的数控机床控制***故障诊断方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109623488B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-12-01 | 佛山科学技术学院 | 一种智能制造数控机床温控方法及装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102354159A (zh) * | 2011-08-02 | 2012-02-15 | 西安交通大学 | 一种床身动静态变形的主动检测与监控*** |
CN103273380A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-04 | 上海理工大学 | 基于仿真模型的数控机床热变形误差在线监测方法 |
CN103605862A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-26 | 河海大学常州校区 | 一种基于ansys的管线钢焊接温度场预测方法 |
-
2016
- 2016-02-15 CN CN201610085676.4A patent/CN105549533B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102354159A (zh) * | 2011-08-02 | 2012-02-15 | 西安交通大学 | 一种床身动静态变形的主动检测与监控*** |
CN103273380A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-04 | 上海理工大学 | 基于仿真模型的数控机床热变形误差在线监测方法 |
CN103605862A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-26 | 河海大学常州校区 | 一种基于ansys的管线钢焊接温度场预测方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
曹骏: "HTM850G数控加工中心主轴***的热特性研究", 《中国优秀硕士论文全文数据库工程科技I辑》 * |
王海同,等: "机床热误差建模研究综述", 《机械工程学报》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107942938A (zh) * | 2017-11-11 | 2018-04-20 | 成都市龙泉星源机械厂 | 一种智能数控机床及其监控方法 |
CN108594761A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 河北工业大学 | 一种基于初始温度保持策略的电主轴热误差主动控制方法 |
CN117111589A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 中国机械总院集团云南分院有限公司 | 一种基于Petri网的数控机床控制***故障诊断方法 |
CN117111589B (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-02 | 中国机械总院集团云南分院有限公司 | 一种基于Petri网的数控机床控制***故障诊断方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105549533B (zh) | 2018-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102629121B (zh) | 数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿*** | |
CN105549533A (zh) | 数控机床温度场在线监测及智能预警*** | |
CN105269404B (zh) | 数控机床刀尖动态特性精度检测装置及其方法 | |
CN102122146B (zh) | 用于高速精密加工的热误差实时补偿***及其补偿方法 | |
CN102452020B (zh) | 一种数控机床刀具温度场和热变形定量分析方法 | |
CN203894596U (zh) | 数控机床加工状态多参数在线主动监控*** | |
CN104999342A (zh) | 数控机床实切状态下热误差自动测量***及其测量方法 | |
CN103676781B (zh) | 一种基于西门子840d二次界面的误差动态补偿*** | |
CN103345199B (zh) | 基于人机界面二次开发的数控机床误差补偿***及方法 | |
CN102794565B (zh) | 基于LabView的激光熔覆/激光重熔过程温度场实时监测*** | |
CN101751001B (zh) | 工具机热误差补偿方法 | |
CN103576604A (zh) | 数控机床定位误差动态实时补偿*** | |
CN103823409A (zh) | 数控机床加工状态多参数在线主动监控***及其实现方法 | |
CN104808587A (zh) | 一种基于机加工设备运行状态的稼动率统计方法 | |
CN108594761A (zh) | 一种基于初始温度保持策略的电主轴热误差主动控制方法 | |
CN106774503A (zh) | 一种光模块壳温监控方法及装置 | |
CN109623493A (zh) | 一种判定主轴实时热变形姿态的方法 | |
CN101571712A (zh) | 一种具有加工自适应功能与在机质量检测的监控方法 | |
CN115097782B (zh) | 一种数字孪生增强的复杂装备检测补偿方法与*** | |
CN204926089U (zh) | 精密液体静压导轨的预见控制*** | |
CN103439919B (zh) | 一种在cad/cam环境下基于动态特征模型的cnc闭环控制方法 | |
CN105278578A (zh) | 一种基于风扇转速的入风温度修正方法 | |
CN208945752U (zh) | 一种数控机床电主轴的热补偿装置 | |
CN202770534U (zh) | 基于LabView的激光加工过程温度场测量装置 | |
TWI580145B (zh) | 適用於加工機台之用電量預估系統與用電量預估方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180406 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |