CN109669393A - 一种智能制造系统及智能制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能制造系统，属于智能制造领域，包括加工设备、数据采集模块、信号输入模块、数据库、数据处理模块和信号输出模块；加工设备用于加工零件，加工设备包括控制系统；数据采集模块用于采集加工设备在加工过程中的各种实时物理量和零件状态数据；信号输入模块用于将实时物理量和零件状态数据转换为可识别信号并发送至数据处理模块；数据处理模块用于根据实时物理量、零件状态数据与预设值的对比结果生成相应的控制信号；控制系统根据控制信号控制加工设备进行相应的加工操作；数据库用于记录和存储实时物理量、零件状态数据和控制信号。本发明不但能够避免加工过程中的异常状态导致的废品出现，还能够提高加工效率。

Description

一种智能制造系统及智能制造方法
技术领域
本发明涉及智能制造技术领域，特别涉及一种智能制造系统及智能制造方法。
背景技术
在机械加工中，机床是常用的加工设备，加工过程中，任何一项加工参数的变化均会对最终的产品品质和生产效率有影响。
但是，现有的机床的加工过程中，只能机械的按照既定的程序执行每一项动作，加工设备无法自主调整加工程序，也无法确认每个程序是否执行到位。工件材料、加工刀具和工艺参数发生任何异常也无法在加工过程中及时发现，只能在加工完成后的品质检验中才能发现，进而重新调整工艺参数，再次进行加工，直至加工出合格的产品为止，整个过程非常繁琐，不但耗时较长，而且耗材也较多。
发明内容
针对现有技术存在的加工设备加工过程固定、难以监测进而及时调整加工参数的问题，本发明的目的在于提供一种智能制造系统及智能制造方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种智能制造系统，包括加工设备、数据采集模块、信号输入模块、数据库、数据处理模块和信号输出模块；所述加工设备用于加工零件，加工设备包括控制系统，所述控制系统用于控制加工设备加工零件；所述数据采集模块用于采集加工设备在加工过程中的各种实时物理量和零件状态数据；所述信号输入模块用于将所述实时物理量和零件状态数据转换为可识别信号并发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块用于根据所述实时物理量、所述零件状态数据与预设值的对比结果生成相应的控制信号；所述信号输出模块用于将所述控制信号发送给所述控制系统；所述控制系统根据所述控制信号控制加工设备进行相应的加工操作；所述数据库用于记录和存储所述实时物理量、所述零件状态数据和所述控制信号；所述实时物理量包括零件温度、加工噪音、主轴电流、加工时长中的一种或者几种的组合，所述零件状态数据包括零件的表面粗糙度、材质、尺寸、形状中的一种或者几种的组合；所述控制信号包括主轴转数、刀具进给量、刀具进给速度中的一种或者几种的组合。
所述数据采集模块包括温度传感器、噪音检测装置、电流检测装置、直线度测量器、圆度测量器、表面粗糙度测量仪中的一种或者几种的组合。
一种智能制造方法，包括以下步骤：
步骤1、数据采集模块采集待加工零件的原始状态数据并发送至数据库和信号输入模块，信号输入模块再将所述零件的状态数据发送至数据处理模块；所述零件的原始状态数据包括零件的材质、尺寸、形状中的一种或者几种；
步骤2、数据处理模块根据接收到的零件的原始状态数据生成初始加工参数并将所述初始加工参数发送至数据库；所述初始加工参数包括主轴转数、刀具进给量以及刀具进给速度；
步骤3、信号输出模块将所述初始加工参数发送至控制系统，所述控制系统根据所述初始加工参数控制加工设备对待加工零件进行加工；
步骤4、数据采集模块采集加工过程中的实时物理量和零件的实时状态数据并发送至数据处理模块和数据库；所述实时物理量包括零件温度、加工噪音、主轴电流、加工时长中的一种或者几种的组合，所述零件的实时状态数据包括零件的尺寸、形状、表面粗糙度中的一种或者几种；
步骤5、数据处理模块将所述实时物理量、零件的实时状态数据与预设值进行对比，并根据对比结果生成控制信号，所述控制信号为主轴转数、刀具进给量、刀具进给速度中的一种或者几种；
步骤6、数据处理模块将所述对比结果和控制信号发送至数据库用以修订所述初始加工参数，同时将所述控制信号发送至所述信号输出模块；
步骤7、信号输出模块将所述控制信号发送至控制系统，所述控制系统根据所述控制信号控制加工设备对零件进行加工；
步骤8、重复步骤4-步骤7的过程，直至所述实时物理量和零件的实时状态数据与所述预设值趋向一致。
优选的，在步骤5中，当所述实时物理量为零件温度且零件温度超过预设值时，所述控制信号为主轴转速降低或者刀具进给量降低或者刀具进给速度降低中的一种或者几种。
另一种优选的，在步骤5中，当所述零件的实时状态数据为表面粗糙度且表面粗糙度大于预设值时，所述控制信号为主轴转速提高或者刀具进给量降低或者刀具进给速度降低中的一种或者几种。
采用上述技术方案，由于数据采集模块和数据处理模块的设置，使得本发明的加工设备形成闭环反馈系统，不但能够对加工过程进行实时监控，还能够在采集到的数据的基础上对加工过程进行实时修正，修正不适当的加工程序；同时数据库的设置，还起到收集和积累加工经验的作用，实现对相似材质、尺寸、形状的零件的加工参数的精确设定，提高加工效率。
附图说明
图1为本发明中一种智能制造系统的结构框图；
图2为本发明中一种智能制造方法的流程图。
图中:1-加工设备、2-数据采集模块、3-信号输入模块、4-数据库、5-数据处理模块、6-信号输出模块、11-控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种智能制造系统，包括加工设备1、数据采集模块2、信号输入模块3、数据库4、数据处理模块5和信号输出模块6；加工设备1用于加工零件，加工设备1包括控制系统11，控制系统11用于控制加工设备1加工零件；数据采集模块2用于采集加工设备1在加工过程中的各种实时物理量和零件状态数据；信号输入模块3用于将实时物理量和零件状态数据转换为可识别信号并发送至数据处理模块5；数据处理模块5用于根据实时物理量、零件状态数据与预设值的对比结果生成相应的控制信号；信号输出模块6用于将控制信号发送给控制系统11；控制系统11根据控制信号控制加工设备1进行相应的加工操作；数据库4用于记录和存储实时物理量、零件状态数据和控制信号；实时物理量包括零件温度、加工噪音、主轴电流、加工时长中的一种或者几种的组合，零件状态数据包括零件的表面粗糙度、材质、尺寸、形状中的一种或者几种的组合；控制信号包括主轴转数、刀具进给量、刀具进给速度中的一种或者几种的组合。
相应的，数据采集模块2包括温度传感器、噪音检测装置、电流检测装置、直线度测量器、圆度测量器、表面粗糙度测量仪中的一种或者几种的组合。
本发明同时公开了上述的智能制造系统的智能制造方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1、数据采集模块2采集待加工零件的原始状态数据并发送至数据库4和信号输入模块3，信号输入模块3再将零件的状态数据发送至数据处理模块5；上述的零件的原始状态数据包括零件的材质、尺寸、形状中的一种或者几种；
步骤2、数据处理模块5根据接收到的零件的原始状态数据生成初始加工参数并将初始加工参数发送至数据库4存储；初始加工参数包括主轴转数、刀具进给量以及刀具进给速度；
步骤3、信号输出模块6将初始加工参数发送至控制系统11，控制系统11根据初始加工参数控制加工设备1对待加工零件进行加工；
步骤4、数据采集模块2采集加工过程中的实时物理量和零件的实时状态数据并发送至数据处理模块5和数据库4；实时物理量包括零件温度、加工噪音、主轴电流、加工时长中的一种或者几种的组合，零件的实时状态数据包括零件的尺寸、形状、表面粗糙度中的一种或者几种；
步骤5、数据处理模块5将实时物理量、零件的实时状态数据与预设值进行对比，并根据对比结果生成控制信号，控制信号为主轴转数、刀具进给量、刀具进给速度中的一种或者几种；
步骤6、数据处理模块5将对比结果和控制信号发送至数据库4用以修订步骤2中的初始加工参数，同时将控制信号发送至信号输出模块6；
步骤7、信号输出模块6将控制信号发送至控制系统11，控制系统11根据控制信号控制加工设备1对零件进行加工；
步骤8、重复步骤4-步骤7的过程，直至实时物理量和零件的实时状态数据与预设值趋向一致。
在步骤8之后，本发明中零件的加工仍然继续重复步骤4-步骤7的过程，以便于对加工过程进行实时修正。
上述步骤1中的零件的原始状态为毛坯状态下的零件。
在一个实施例中，步骤5中，实时物理量为零件温度且零件温度超过预设值，控制信号为主轴转速降低或者刀具进给量降低或者刀具进给速度降低中的一种或者几种。
在另一个实施例中，步骤5中，零件的实时状态数据为表面粗糙度且表面粗糙度大于预设值，控制信号为主轴转速提高或者刀具进给量降低或者刀具进给速度降低中的一种或者几种。
相应的，当实时物理量以及零件的实时状态数据为其他类型的数值时，控制信息的生成过程与上述举例相同，不再赘述。
本发明不但能够对加工过程进行实时监控，还能够在采集到的数据的基础上对加工过程进行实时修正，修正不适当的加工程序；也能够收集加工经验，为相似的零件的加工更精确的、更快的生成加工参数建立基础。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种智能制造系统，其特征在于：包括加工设备、数据采集模块、信号输入模块、数据库、数据处理模块和信号输出模块；所述加工设备用于加工零件，加工设备包括控制系统，所述控制系统用于控制加工设备加工零件；所述数据采集模块用于采集加工设备在加工过程中的各种实时物理量和零件状态数据；所述信号输入模块用于将所述实时物理量和零件状态数据转换为可识别信号并发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块用于根据所述实时物理量、所述零件状态数据与预设值的对比结果生成相应的控制信号；所述信号输出模块用于将所述控制信号发送给所述控制系统；所述控制系统根据所述控制信号控制加工设备进行相应的加工操作；所述数据库用于记录和存储所述实时物理量、所述零件状态数据和所述控制信号；所述实时物理量包括零件温度、加工噪音、主轴电流、加工时长中的一种或者几种的组合，所述零件状态数据包括零件的表面粗糙度、材质、尺寸、形状中的一种或者几种的组合；所述控制信号包括主轴转数、刀具进给量、刀具进给速度中的一种或者几种的组合。
2.根据权利要求1所述的智能制造系统，其特征在于：所述数据采集模块包括温度传感器、噪音检测装置、电流检测装置、直线度测量器、圆度测量器、表面粗糙度测量仪中的一种或者几种的组合。
3.一种如权利要求1或者2所述的智能制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、数据采集模块采集待加工零件的原始状态数据并发送至数据库和信号输入模块，信号输入模块再将所述零件的状态数据发送至数据处理模块；所述零件的原始状态数据包括零件的材质、尺寸、形状中的一种或者几种；
步骤2、数据处理模块根据接收到的零件的原始状态数据生成初始加工参数并将所述初始加工参数发送至数据库；所述初始加工参数包括主轴转数、刀具进给量以及刀具进给速度；
步骤3、信号输出模块将所述初始加工参数发送至控制系统，所述控制系统根据所述初始加工参数控制加工设备对待加工零件进行加工；
步骤4、数据采集模块采集加工过程中的实时物理量和零件的实时状态数据并发送至数据处理模块和数据库；所述实时物理量包括零件温度、加工噪音、主轴电流、加工时长中的一种或者几种的组合，所述零件的实时状态数据包括零件的尺寸、形状、表面粗糙度中的一种或者几种；
步骤5、数据处理模块将所述实时物理量、零件的实时状态数据与预设值进行对比，并根据对比结果生成控制信号，所述控制信号为主轴转数、刀具进给量、刀具进给速度中的一种或者几种；
步骤6、数据处理模块将所述对比结果和控制信号发送至数据库用以修订所述初始加工参数，同时将所述控制信号发送至所述信号输出模块；
步骤7、信号输出模块将所述控制信号发送至控制系统，所述控制系统根据所述控制信号控制加工设备对零件进行加工；
步骤8、重复步骤4-步骤7的过程，直至所述实时物理量和零件的实时状态数据与所述预设值趋向一致。
4.根据权利要求3所述的智能制造方法，其特征在于：在步骤5中，当所述实时物理量为零件温度且零件温度超过预设值时，所述控制信号为主轴转速降低或者刀具进给量降低或者刀具进给速度降低中的一种或者几种。
5.根据权利要求3所述的智能制造方法，其特征在于：在步骤5中，当所述零件的实时状态数据为表面粗糙度且表面粗糙度大于预设值时，所述控制信号为主轴转速提高或者刀具进给量降低或者刀具进给速度降低中的一种或者几种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115055992A (zh) * 2022-06-20 2022-09-16 昆山勇翔精密机械有限公司 一种智能多功能夹具及其调整方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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