工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法與系統(tǒng)，主要是在一工具機的控制器內(nèi)建一切削學(xué)習(xí)模塊、一適應(yīng)性定負載切削控制模塊與一刀具監(jiān)控模塊，該控制器并設(shè)有一數(shù)據(jù)庫，切削學(xué)習(xí)模塊取得工具機機臺的最佳切削控制參數(shù)并儲存數(shù)據(jù)庫中，適應(yīng)性定負載切削控制模塊運算機臺的主軸的負載值與最佳切削控制參數(shù)后，調(diào)整機臺的切削速度，刀具監(jiān)控模塊則監(jiān)測主軸的最大負載值；控制器控制機臺在最佳切削控制參數(shù)的范圍內(nèi)對應(yīng)調(diào)整切削進給的切削速度，以適應(yīng)不同的切削加工條件，可減少機臺故障以及降低制造與維修的成本。
【專利說明】工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法與系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，尤指一種整合切削學(xué)習(xí)、適應(yīng)性定負載切削控制與刀具監(jiān)控三種功能，可適應(yīng)不同切削加工條件的智能化適應(yīng)性定負載的工具機切削控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有工具機的制造廠商在設(shè)計新型工具機時，皆以提升工具機的加工效率作為目標，因此高效率與高品質(zhì)是工具機未來發(fā)展的方向，現(xiàn)有高階工具機經(jīng)整合自動量測、自動調(diào)整與自動紀錄三種功能，使其具有高效率、高精度與良好的刀具壽命管理，但是高階工具機內(nèi)建前述功能需搭配昂貴的信號解析與運算設(shè)備，造成機臺制造成本大幅增加，即使具有聞加工效率與聞品質(zhì)，但是有價格聞昂而不易普及的問題。
[0003]而目前欲提升一般工具機的機臺的加工效率，除了加大機臺各軸向的馬達功率以加快其移動速度，或修改服務(wù)馬達的加/減速時間常數(shù)之外，并無其他方法可大幅縮短工具機的加工時間以提升其效率，而前述方法不僅會增加機臺的制造成本，同時會因各軸向的傳動元件快速移動而衍生其他問題，如螺桿因快速移動產(chǎn)生熱量而伸長、變形而容易磨損，大幅增加機臺后續(xù)的維修成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]如如所述,現(xiàn)有聞階工具機具有聞效率與聞品質(zhì)，但是價格聞昂而不易普及，而一般的工具機為加快軸向移動速度而需加大馬達功率或是修改馬達的加/減速時間常數(shù)，易使傳動元件產(chǎn)生變形磨損，增加工具機維修成本的問題，因此本發(fā)明主要目的在提供一工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法與系統(tǒng)，通過工具機的控制器整合計算并產(chǎn)生切削加工時的最佳切削控制參數(shù)，結(jié)合定負載切削控制與刀具監(jiān)控，由控制器對應(yīng)負載值控制其切削加工速度，可達到高效率、高品質(zhì)減少故障，且可降低工具機的制作與維修成本。
[0005]為達成前述目的所采取的主要技術(shù)手段是令前述工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法是由一控制器執(zhí)行以下步驟:
[0006]取得工具機機臺的最佳切削控制參數(shù)，最佳切削控制參數(shù)包含有一切削定負載值，該切削定負載值與機臺的一主軸負載值整合運算，以最適當切削條件加工，避免主軸負載值大于切削定負載值；
[0007]判斷機臺的主軸負載值是否大于切削定負載值，若是則降低進給轉(zhuǎn)速，降低進給轉(zhuǎn)速后仍超過主軸負載值則停止切削，若主軸負載值小于切削定負載值，則以一最大進給轉(zhuǎn)速切削加工；
[0008]判斷主軸負載值是否大于機臺的一最大負載值，若是則表示主軸刀具老化或破損，即停止加工。
[0009]為達成前述目的采取的主要技術(shù)手段是提供一工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，包含有一控制器及一數(shù)據(jù)庫，其中控制器是與數(shù)據(jù)庫連結(jié)并內(nèi)建有:[0010]一切削學(xué)習(xí)模塊，其取得工具機的一主軸切削的負載值并儲存于數(shù)據(jù)庫中，切削學(xué)習(xí)模塊經(jīng)由分析與運算得到主軸的多數(shù)個最佳切削控制參數(shù)，該等最佳切削控制參數(shù)包含有一切削定負載值、一最大切削進給速度、一最小切削進給速度、一每次增加進給速度、一每次減少進給速度與最大負載值；
[0011]一適應(yīng)性定負載切削控制模塊，其量測機臺的主軸負載值，該適應(yīng)性定負載切削控制模塊對該等切削控制參數(shù)與主軸負載值整合運算，在最大/最小切削進給速度范圍內(nèi)調(diào)整進給速度，以避免主軸負載值大于切削定負載值；
[0012]一刀具監(jiān)控模塊，其記錄并比較主軸負載值是否大于一最大負載值，以作為判斷刀具是否老化的依據(jù)，若主軸負載值大于最大負載值，表示刀具老化則停止加工；
[0013]其中，該切削定負載值代表切削學(xué)習(xí)模塊記錄的主軸負載值,該最大切削進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最大切削速度，該最小切削進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最小切削速度，該每次最大負載值為主軸夾設(shè)的一刀具可承受的最大負載值，該每次增加進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次增加的速度，該每次減少進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間每次內(nèi)減少的速度。
[0014]利用前述元件組成的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，該切削學(xué)習(xí)模塊記錄工具機的主軸切削時負載值的變化并存入數(shù)據(jù)庫中，切削學(xué)習(xí)模塊分析與運算得到符合機臺主軸切削時所需的最佳切削控制參數(shù)，如切削定負載值、最大切削進給速度、最小切削進給速度、每次增加進給速度、每次減少進給速度與最大負載值，使控制器可以最適當?shù)那邢鳁l件進行加工而可提升工具機的加工效率；該適應(yīng)性定負載切削控制模塊依切削學(xué)習(xí)模塊所得的各最佳切削控制參數(shù)，將主軸負載值與切削定負載值進行運算且調(diào)整切削進給速度，若主軸負載值大于切削定負載值時，且機臺切削速度大于最小切削進給速度進行加工，則依每次減少進給速度減少至最小切削進給速度以保護刀具，當以最小切削進給速度持續(xù)進行切削加工時，則啟動刀具監(jiān)控模塊進行刀具狀況監(jiān)測；若主軸負載值小于切削定負載值且機臺切削速度小于最大切削進給速度，則依每次增加進給速度逐次增加切削進給速度，提升機臺加工效率，同時以最大切削進給速度為上限，以確保符合刀具切削條件；該刀具監(jiān)控模塊判斷主軸負載值大于最大負載值，立即主動停止機臺運轉(zhuǎn)以保護工件完整性與延長機臺壽命，亦能提醒立即更換刀具以便于重新啟動機臺繼續(xù)進行加工，可有效提升機臺使用效率，確保工件的加工品質(zhì)避免浪費。
[0015]由上述可知，本發(fā)明的控制器不需如現(xiàn)有高階工具機需于其控制器上額外安裝硬件裝置，而能夠有效降低制造成本，由切削學(xué)習(xí)模塊取得機臺的最佳切削控制參數(shù)，并載入適應(yīng)性定負載切削控制模塊運算，可適應(yīng)機臺的不同切削加工條件且以最適當?shù)那邢鳁l件進行加工，可提升加工效率、避免人為操作錯誤造成機臺故障且可降低維修成本并提高機臺使用效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0017]圖1為本發(fā)明一較佳實施例的系統(tǒng)方塊圖。[0018]圖2為本發(fā)明一較佳實施例的流程方塊圖。
[0019]圖3為本發(fā)明一較佳實施例的切削學(xué)習(xí)模塊的使用示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明一較佳實施例的流程圖。
[0021]附圖標號:
[0022]10控制器
[0023]20切削學(xué)習(xí)模塊21最佳切削控制參數(shù)
[0024]211削定負載值212最大切削進給速度
[0025]213最小切削進給速度 214每次增加進給速度
[0026]215每次減少進給速度 216最大負載值
[0027]22人機操作接口
[0028]30適應(yīng)性定負載切削控制模塊
[0029]40刀具監(jiān)控模塊
[0030]50數(shù)據(jù)庫
【具體實施方式】
·[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0032]關(guān)于本發(fā)明的一較佳實施例，請參閱圖1所示，是在一工具機的控制器10內(nèi)包含有一切削學(xué)習(xí)模塊20、一適應(yīng)性定負載切削控制模塊30以及一刀具監(jiān)控模塊40，其中，該控制器10進一步設(shè)有一數(shù)據(jù)庫50。
[0033]請配合參閱圖2所示，由控制器10依序執(zhí)行切削學(xué)習(xí)模塊20、適應(yīng)性定負載切削控制模塊30以及刀具監(jiān)控模塊40的工作流程，使控制器10可以最適當?shù)那邢鳁l件進行切削加工而有效提升工具機的加工效率。
[0034]該切削學(xué)習(xí)模塊20用以取得工具機的主軸切削的負載值并儲存于數(shù)據(jù)庫50中，切削學(xué)習(xí)模塊20經(jīng)由分析與運算得到主軸的多數(shù)個最佳切削控制參數(shù)21，請配合參閱圖3所示，為切削學(xué)習(xí)模塊20的操作畫面，其中該等最佳切削控制參數(shù)21包含有一切削定負載值211、一最大切削進給速度212、一最小切削進給速度213、一每次增加進給速度214、一每次減少進給速度215與一最大負載值216，其中，該切削定負載值211代表切削學(xué)習(xí)模塊20記錄的主軸負載值，該最大切削進給速度212代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最大切削速度，該最小切削進給速度213代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最小切削速度，該每次增加進給速度214代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次增加的速度，該每次減少進給速度215代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次減少的速度，該最大負載值216為主軸夾設(shè)的一刀具可承受的最大負載值；在本實施例中，該切削學(xué)習(xí)模塊20可由一圖形化接口顯示主軸的負載值的曲線與前述的最大負載值216的界限。
[0035]該適應(yīng)性定負載切削控制模塊30用以量測機臺的主軸在加工時的負載值，切削學(xué)習(xí)模塊20的該等最佳切削控制參數(shù)21與主軸的負載值由適應(yīng)性定負載切削控制模塊30整合運算，在最大/最小切削進給速度212、213的范圍內(nèi)調(diào)整進給速度，以避免主軸負載值大于設(shè)定的切削定負載值211，而使刀具或主軸故障。
[0036]該刀具監(jiān)控模塊40記錄并比較主軸負載值是否大于最大負載值216，若主軸負載值大于最大負載值216表示刀具老化或故障，立即停止主軸加工。
[0037]請參閱圖4所示，切削學(xué)習(xí)模塊20記錄主軸切削時的負載值大小變化并存入數(shù)據(jù)庫50中(101)，切削學(xué)習(xí)模塊20分析與運算得到符合機臺主軸切削時所需的各個最佳切削控制參數(shù)21 (102 )，如前述的切削定負載值211、最大切削進給速度212、最小切削進給速度213、每次增加進給速度214、每次減少進給速度215與最大負載值216，并可輔以增加控制器10的一加工程序號碼與一刀具號碼(103)進行加工程序比對以降低人為操作錯誤，并可通過一人機操作接口 22令使用者可進行手動調(diào)整各最佳切削控制參數(shù)21(104)，使機臺以最適當?shù)那邢鳁l件進行加工，該適應(yīng)性定負載切削控制模塊30依切削學(xué)習(xí)模塊20所得的該等最佳切削控制參數(shù)21，在機臺進行切削加工時將主軸負載值與切削定負載值211進行運算且調(diào)整切削進給速度(105)，當主軸負載值大于切削定負載值211時，若機臺的切削速度大于最小切削進給速度213(106)，則依設(shè)定的每次減少進給速度215逐次減少切削速度以保護刀具(107)，當機臺的切削速度是以最小切削進給速度213持續(xù)進行切削時，刀具監(jiān)控模塊40會監(jiān)測刀具的使用狀態(tài)，若主軸負載值小于切削定負載值211且機臺的切削速度小于最大切削進給速度212( 108)，則依設(shè)定的每次增加進給速度214逐次增加切削速度
(109)，可提升機臺加工效率，且以最大切削進給速度212為切削速度的上限值(110)，以確保符合刀具的切削條件，該刀具監(jiān)控模塊40判斷主軸負載值大于最大負載值216時(111 )，會主動停止機臺運轉(zhuǎn)以保護工件完整性與延長機臺壽命(112)，亦能提醒立即更換刀具以便于重新啟動機臺繼續(xù)進行加工，切削學(xué)習(xí)模塊20維持經(jīng)運算后的進給速度切削(113)并將主軸負載值與切削進給速度紀錄于數(shù)據(jù)庫50中(114)，經(jīng)由持續(xù)取得與記錄主軸加工狀態(tài)，可有效提升機臺的使用效率，確保加工品質(zhì)避免浪費。
[0038]由上述可知，本發(fā)明不需如現(xiàn)有高階工具機需于控制器上額外安裝硬件裝置，而能夠有效降低制造成本，由切削學(xué)習(xí)模塊20取得相關(guān)負載值而可得到最佳切削控制參數(shù)21，并由適應(yīng)性定負載切削控制模塊30進行運算，以最適當?shù)那邢鳁l件進行加工而可提升加工效率，且降低維修成本并提高機臺使用效率。
[0039]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法，其特征在于，是由一控制器執(zhí)行以下步驟: 取得工具機機臺的最佳切削控制參數(shù)，所述最佳切削控制參數(shù)包含有一切削定負載值，所述切削定負載值與機臺的一主軸負載值整合運算，以最適當切削條件加工，避免所述主軸負載值大于所述切削定負載值； 判斷機臺的所述主軸負載值是否大于所述切削定負載值，若是則降低進給轉(zhuǎn)速，降低進給轉(zhuǎn)速后仍超過所述主軸負載值則停止切削，若所述主軸負載值小于所述切削定負載值，則以一最大進給轉(zhuǎn)速切削加工； 判斷所述主軸負載值是否大于機臺的一最大負載值，若是則表示主軸刀具老化或破損，即停止加工。
2.如權(quán)利要求1所述的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法，其特征在于，所述最佳切削控制參數(shù)包含有一最大切削進給速度與一最小切削進給速度，所述最大切削進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最大切削速度，所述最小切削進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最小切削速度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制方法，其特征在于，所述最佳切削控制參數(shù)包含有一每次增加進給速度與一每次減少進給速度，所述每次增加進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次增加的速度，所述每次減少進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次減少的速度。
4.一種工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，其特征在于，包含有一控制器及一數(shù)據(jù)庫，其中所述控制器是與數(shù)據(jù)庫連結(jié)并內(nèi)建有: 一切削學(xué)習(xí)模塊，其取得工具機的一主軸切削的負載值并儲存于所述數(shù)據(jù)庫中，所述切削學(xué)習(xí)模塊經(jīng)由分析與運算得到主軸的多數(shù)個最佳切削控制參數(shù)，所述最佳切削控制參數(shù)包含有一切削定負載值、一最大切削進給速度、一最小切削進給速度與一最大負載值； 一適應(yīng)性定負載切削控制模塊，其量測機臺的主軸負載值，所述適應(yīng)性定負載切削控制模塊對所述切削控制參數(shù)與主軸負載值整合運算，在最大/最小切削進給速度范圍內(nèi)調(diào)整進給速度，以避免主軸負載值大于切削定負載值； 一刀具監(jiān)控模塊，其記錄并比較主軸負載值是否大于一最大負載值，以作為判斷刀具是否老化的依據(jù)，若主軸負載值大于最大負載值，表示刀具老化則停止加工； 其中，所述切削定負載值代表切削學(xué)習(xí)模塊記錄的主軸負載值，所述最大切削進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最大切削速度，所述最小切削進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工的最小切削速度，所述最大負載值為主軸夾設(shè)的一刀具可承受的最大負載值。
5.如權(quán)利要求4所述的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，其特征在于，所述切削學(xué)習(xí)模塊的最佳切削控制參數(shù)進一步包含有一每次增加進給速度與一每次減少進給速度，所述每次增加進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次增加的速度，所述每次減少進給速度代表工具機的適應(yīng)性定負載切削加工在單位時間內(nèi)每次減少的速度。
6.如權(quán)利要求4或5所述的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，其特征在于，所述切削學(xué)習(xí)模塊的最佳切削控制參數(shù)進一步包含有一加工程序號碼與一刀具號碼。
7.如權(quán)利要求4或5所述的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，其特征在于，所述切削學(xué)習(xí)模塊的最佳切削控制參數(shù)是由一人機操作接口進行手動調(diào)整。
8.如權(quán)利要求6所述的工具機智能化適應(yīng)性定負載切削控制系統(tǒng)，其特征在于，所述切削學(xué)習(xí)模塊的最佳切削控制參數(shù)是由一人機操作接口進行手動調(diào)整。
【文檔編號】G05B19/416GK103576615SQ201210268164
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】簡瑞榮 申請人:臺中精機廠股份有限公司