專利名稱：一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及監(jiān)控與診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)控機床智能裝備其核心技術(shù)是在線檢測技術(shù)以及智能監(jiān)控診斷技術(shù)，具有對加工過程的監(jiān)控和對工藝狀態(tài)判斷的能力。2006年日本MAZAK公司在MTS展會上展出了世界首臺智能機床，但是，從現(xiàn)階段國內(nèi)外智能機床發(fā)展狀況來看，要達到成熟的“適應(yīng)控制”機床水平，路程還很長，還需要進行許多深入的研究工作，特別是在機床加工工藝參數(shù)的自動收集、存儲、調(diào)節(jié)和控制方面，都還需要深入研究。目前，我國機床制造廠商僅針對個別專用機床的特定狀態(tài)進行監(jiān)控，尚無成熟的針對機床運行及工藝狀態(tài)的可靠性評估、智能化故障預(yù)測與診斷系統(tǒng)。CN202147217U專利提出了一種檢測磨床加工狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由數(shù)控系統(tǒng)、聲納傳感器、聲發(fā)射檢測系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)構(gòu)成；CN102566501A發(fā)明專利提出了一種數(shù)控機床實時動態(tài)監(jiān)控及故障診斷方法，可實現(xiàn)機床在線動態(tài)配置功能；CN102495592A發(fā)明專利提出了一種數(shù)控機床監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部各種參數(shù)的實時讀寫控制。但是，以上專利只是對數(shù)控機床的運行狀態(tài)進行監(jiān)控與診斷，沒有對數(shù)控機床的工藝狀態(tài)進行檢測與診斷，而機床工藝狀態(tài)對機床的加工性能有著重要的影響，是評價機床運行穩(wěn)定性與可靠性的重要指標。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控磨床四種主要運行狀態(tài)的實時測量與診斷，并結(jié)合對數(shù)控磨床三種主要工藝狀態(tài)的監(jiān)控與診斷，實現(xiàn)對數(shù)控磨床整體性能檢測與評估，有效提高機床的加工精度和可靠性。為了達到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為:一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，包括磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2，磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I包括監(jiān)控用傳感器3、數(shù)據(jù)采集平臺4和計算機5，監(jiān)控用傳感器3的信號輸出與數(shù)據(jù)采集平臺4的輸入連接，數(shù)據(jù)采集平臺4的輸出與計算機5連接，計算機5和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2的數(shù)據(jù)輸入接口相連接；所述的磨床運行及工藝診斷裝置2在計算機5中建立診斷模型5-3，其中，診斷模型5-3包括磨床狀態(tài)診斷模型5-3a，用來診斷磨床導(dǎo)軌運行精度及床身振動的頻率與幅值；砂輪狀態(tài)診斷模型5-3b，用來診斷砂輪在加工過程中的運行狀態(tài)，運行狀態(tài)包括砂輪磨損、砂輪破損以及砂輪堵塞；工藝狀態(tài)診斷模型的操作誤差診斷模型5-3c，用來診斷工件的裝夾偏差；工藝狀態(tài)診斷模型的產(chǎn)品質(zhì)量診斷模型5-3d，用來診斷加工后產(chǎn)品的表面粗糙度及燒傷程度。所述的監(jiān)控用傳感器3包括運行狀態(tài)監(jiān)控用傳感器和工藝狀態(tài)監(jiān)控用傳感器，其中，運行狀態(tài)監(jiān)控用傳感器包括功率傳感器3-1，用來測量磨床主軸的功率；位移傳感器3-2，用來測量磨床導(dǎo)軌的位移量以及床身振動量；壓力傳感器3-3，用來測量裝夾工件時兩頂尖間頂緊力的大小，同時也用來測量潤滑系統(tǒng)中潤滑油的壓力及油面位置；工藝狀態(tài)監(jiān)控用傳感器包括圓度傳感器3-4，用來測量磨床加工工件的圓度值；圖像傳感器3-5，用來測量磨床加工工件的表面粗糙度及燒傷程度。所述的監(jiān)控用傳感器3采集機床的運行及工藝狀態(tài)信號并在數(shù)據(jù)采集平臺4上完成數(shù)據(jù)的融合，之后該融合信號輸入到計算機5中完成數(shù)據(jù)處理5-1以及檢測結(jié)果顯示5-2的工作。所述的磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I完成信號的測量并輸出到磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2，之后，在線測量的機床實時狀態(tài)信號與已建立的診斷模型5-3進行比較，完成知識庫搭建5-4，比較結(jié)果經(jīng)狀態(tài)診斷5-5模塊分析、處理后，由診斷結(jié)果顯示5-6模塊完成磨床整機運行及工藝狀態(tài)的診斷與顯示。本實用新型根據(jù)對磨床加工過程中關(guān)鍵信號的測量與分析，并進行診斷，提高了機床制造企業(yè)對用戶故障的快速響應(yīng)能力，將該智能診斷模塊同現(xiàn)有的精密機床的數(shù)控系統(tǒng)部分相集成，實現(xiàn)了機床在線故障的診斷。本實用新型能夠進一步提高機床的運行效率、精度，以及可靠性，可實現(xiàn)如下效果:( I)避免由于操作誤差所引起的生產(chǎn)錯誤；(2)縮短砂輪空磨行程；(3)提高砂輪優(yōu)化以及工藝優(yōu)化效率；(4)降低由機床精度超差及最終產(chǎn)品尺寸超差而導(dǎo)致的廢品率。

附圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。參見附圖，一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，包括磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2，磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I包括監(jiān)控用傳感器3、數(shù)據(jù)采集平臺4和計算機5，監(jiān)控用傳感器3的信號輸出與數(shù)據(jù)采集平臺4的輸入連接，數(shù)據(jù)采集平臺4的輸出與計算機5連接，計算機5和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2的數(shù)據(jù)輸入接口相連接；所述的磨床運行及工藝診斷裝置2在計算機5中建立診斷模型5-3，其中，診斷模型5-3包括磨床狀態(tài)診斷模型5-3a，用來診斷磨床導(dǎo)軌運行精度及床身振動的頻率與幅值；砂輪狀態(tài)診斷模型5-3b，用來診斷砂輪在加工過程中的運行狀態(tài)，運行狀態(tài)包括砂輪磨損、砂輪破損以及砂輪堵塞；工藝狀態(tài)診斷模型的操作誤差診斷模型5-3c，用來診斷工件的裝夾偏差；工藝狀態(tài)診斷模型的產(chǎn)品質(zhì)量診斷模型5-3d，用來診斷加工后產(chǎn)品的表面粗糙度及燒傷程度。[0020]所述的監(jiān)控用傳感器3包括運行狀態(tài)監(jiān)控用傳感器和工藝狀態(tài)監(jiān)控用傳感器，其中，運行狀態(tài)監(jiān)控用傳感器包括功率傳感器3-1，用來測量磨床主軸的功率；位移傳感器
3-2，用來測量磨床導(dǎo)軌的位移量以及床身振動量；壓力傳感器3-3，用來測量裝夾工件時兩頂尖間頂緊力的大小，同時也用來測量潤滑系統(tǒng)中潤滑油的壓力及油面位置；工藝狀態(tài)監(jiān)控用傳感器包括圓度傳感器3-4，用來測量磨床加工工件的圓度值；圖像傳感器3-5，用來測量磨床加工工件的表面粗糙度及燒傷程度。所述的監(jiān)控用傳感器3采集機床的運行及工藝狀態(tài)信號并在數(shù)據(jù)采集平臺4上完成數(shù)據(jù)的融合，之后該融合信號輸入到計算機5中，計算機5完成數(shù)據(jù)處理5-1以及檢測結(jié)果顯示5-2的工作。所述的磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I完成信號的測量并輸出到磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2，之后，在線測量的機床實時狀態(tài)信號與已建立的診斷模型5-3進行比較，完成知識庫搭建5-4，比較結(jié)果經(jīng)狀態(tài)診斷5-5模塊分析、處理后，由診斷結(jié)果顯示5-6模塊完成磨床整機運行及工藝狀態(tài)的診斷與顯示。本實用新型的工作原理為:數(shù)控磨床在運行過程中，磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I通過安裝在床身不同位置的監(jiān)控用傳感器3，進行機床運行及工藝狀態(tài)的測量，本實用新型所用傳感器有五種，且各傳感器均可測量一種及一種以上的機床狀態(tài)信號，功率傳感器3-1，用來測量磨床主軸的功率；位移傳感器3-2，用來測量磨床導(dǎo)軌的位移量以及床身振動量；壓力傳感器3-3，用來測量裝夾工件時兩頂尖間頂緊力的大小，同時也用來測量潤滑系統(tǒng)中潤滑油的壓力及油面位置；圓度傳感器3-4，用來測量磨床加工工件的圓度值；圖像傳感器3-5，用來測量磨床加工工件的表面粗糙度及燒傷程度，所測狀態(tài)在數(shù)據(jù)采集平臺4中進行數(shù)據(jù)融合，融合后輸出到計算機5中進行數(shù)據(jù)處理5-1以及檢測結(jié)果的顯示5-2。磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置2以磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置I的測量結(jié)果作為輸入，并以計算機5為基礎(chǔ)，根據(jù)對機床運行性能影響較大的主要故障設(shè)計并開發(fā)診斷模型5-3，其中，磨床狀態(tài)診斷模型5-3a，用來診斷磨床導(dǎo)軌運行精度及床身振動的頻率與幅值；砂輪狀態(tài)診斷模型5-3b，用來診斷砂輪在加工過程中的運行狀態(tài)，包括砂輪磨損、砂輪破損以及砂輪堵塞；操作誤差診斷模型5-3c，用來診斷工件的裝夾偏差；產(chǎn)品質(zhì)量診斷模型5-3d，用來診斷加工后產(chǎn)品的表面粗糙度及燒傷程度，測量信號與已建立的診斷模型5-3進行比較，完成知識庫搭建5-4，比較結(jié)果經(jīng)狀態(tài)診斷5-5模塊分析、處理后，由診斷結(jié)果顯示5-6模塊完成磨床整機運行及工藝狀態(tài)的診斷與顯示。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，其特征在于:包括磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置(I)和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置(2)，磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置(I)包括監(jiān)控用傳感器(3)、數(shù)據(jù)采集平臺(4)和計算機(5)，監(jiān)控用傳感器(3)的信號輸出與數(shù)據(jù)采集平臺(4)的輸入連接，數(shù)據(jù)采集平臺(4)的輸出與計算機(5)連接，計算機(5)和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置(2)的數(shù)據(jù)輸入接口相連接； 所述的磨床運行及工藝診斷裝置(2)在計算機(5)中建立診斷模型(5-3)，其中，診斷模型(5-3)包括磨床狀態(tài)診斷模型(5-3a)，用來診斷磨床導(dǎo)軌運行精度及床身振動的頻率與幅值；砂輪狀態(tài)診斷模型(5-3b)，用來診斷砂輪在加工過程中的運行狀態(tài)，運行狀態(tài)包括砂輪磨損、砂輪破損以及砂輪堵塞；工藝狀態(tài)診斷模型的操作誤差診斷模型(5-3c)，用來診斷工件的裝夾偏差；工藝狀態(tài)診斷模型的產(chǎn)品質(zhì)量診斷模型(5-3d)，用來診斷加工后產(chǎn)品的表面粗糙度及燒傷程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，其特征在于:所述的監(jiān)控用傳感器(3)包括運行狀態(tài)監(jiān)控用傳感器和工藝狀態(tài)監(jiān)控用傳感器，其中，運行狀態(tài)監(jiān)控用傳感器包括功率傳感器(3-1)，用來測量磨床主軸的功率；位移傳感器(3-2)，用來測量磨床導(dǎo)軌的位移量以及床身振動量；壓力傳感器(3-3)，用來測量裝夾工件時兩頂尖間頂緊力的大小，同時也用來測量潤滑系統(tǒng)中潤滑油的壓力及油面位置；工藝狀態(tài)監(jiān)控用傳感器包括圓度傳感器(3-4)，用來測量磨床加工工件的圓度值；圖像傳感器(3-5)，用來測量磨床加工工件的表面粗糙度及燒傷程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，其特征在于:所述的監(jiān)控用傳感器(3)采集機床的運行及工藝狀態(tài)信號并在數(shù)據(jù)采集平臺(4)上完成數(shù)據(jù)的融合，之后該融合信號輸入到計算機(5)中完成數(shù)據(jù)處理(5-1)以及檢測結(jié)果顯示(5-2)的工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，其特征在于:所述的磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置(I)完成信號的測量并輸出到磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置(2)，之后，在線測量的機床實時狀態(tài)信號與已建立的診斷模型(5-3)進行比較，完成知識庫搭建(5-4)，比較結(jié)果經(jīng)狀態(tài)診斷(5-5)模塊分析、處理后，由診斷結(jié)果顯示(5-6)模塊完成磨床整機運行及工藝狀態(tài)的診斷與顯示。
專利摘要一種數(shù)控外圓磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控與診斷裝置，包括磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置和磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置，磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置包括監(jiān)控用傳感器、數(shù)據(jù)采集平臺和計算機，監(jiān)控用傳感器與數(shù)據(jù)采集平臺連接，數(shù)據(jù)采集平臺與計算機連接，磨床運行及工藝狀態(tài)監(jiān)控裝置與磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置連接；磨床運行及工藝狀態(tài)診斷裝置的功能是在計算機的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，本實用新型根據(jù)對磨床加工過程中關(guān)鍵信號的測量與分析，并進行診斷，提高了機床制造企業(yè)對用戶故障的快速響應(yīng)能力，將該智能診斷模塊同現(xiàn)有的精密機床的數(shù)控系統(tǒng)部分相集成，實現(xiàn)了機床在線故障的診斷。
文檔編號B24B49/00GK202985345SQ20122060576
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李學崑, 李太峰, 融亦鳴 申請人:清華大學