专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
申请号 | CN202411936053.4 | 申请日 | 2024-12-26 |
公开(公告)号 | CN119356215B | 公开(公告)日 | 2025-04-04 |
申请人 | 中国科学院工程热物理研究所; | 申请人类型 | 科研院所 |
发明人 | 杜宝瑞; 杨海龙; | 第一发明人 | 杜宝瑞 |
权利人 | 中国科学院工程热物理研究所 | 权利人类型 | 科研院所 |
当前权利人 | 中国科学院工程热物理研究所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
省份 | 当前专利权人所在省份:北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市:北京市海淀区 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:北京市海淀区北四环西路11号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:100190 |
主IPC国际分类 | G05B19/404 | 所有IPC国际分类 | G05B19/404 |
专利引用数量 | 3 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | B |
专利代理机构 | 北京锺维联合知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 原春香; |
摘要 | 本 发明 公开了一种复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,属于数控加工及智能制造技术领域,包括:将复合曲面按照等面积的方式划分成多个区域,曲面加工实时采集每个区域加工完成后的 精度 数据;基于区域加工完成后的精度数据;根据误差结果自动调整加工参数,实现误差的补偿,并获取误差补偿过程的补偿系数,对误差补偿能 力 进行判断;利用优化 算法 根据加工任务的具体要求对加工参数进行全局优化,实现加工效率和加工 质量 的双重提升;本发明通过实时监测曲面加工过程并进行误差判断,根据误差结果自动调整加工参数,实现对加工误差的有效控制,且利用 优化算法 对加工参数进行全局优化,提升了复杂曲面零件的加工精度、效率和 稳定性 。 | ||
权利要求 | 1.一种复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,用于刀具加工复杂曲面过程中的误差监测、自适应补偿与加工参数优化,其特征在于,所述方法在实施时至少包括以下步骤: |
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说明书全文 | 一种复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法技术领域[0001] 本发明属于数控加工及智能制造技术领域,涉及复杂曲面几何加工精度控制与参数优化,具体是一种复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,用于提高复杂曲面零件的加工质量与效率,并对误差补偿能力进行全面评估。 背景技术[0002] 复杂曲面零件因其独特的几何形状和广泛的应用需求,在航空航天、汽车制造、模具加工等高端制造领域占据重要地位。这类零件的加工精度和表面质量直接影响着产品的性能和使用寿命,因此对加工精度和效率提出了极高的要求。然而在加工过程中,由于材料性质的多样性、机床精度的限制、刀具磨损以及加工环境的变化等诸多因素的影响,常常会产生加工误差,从而导致零件的几何精度和表面质量难以满足设计要求,这不仅影响产品的质量和性能,还增加了生产成本和周期。 [0003] 现有的曲面加工误差补偿技术主要集中在静态补偿和简单的动态补偿方面。静态补偿技术,例如刀具半径补偿、刀具磨损补偿等,虽然可以处理某些固定的系统误差,但无法应对加工过程中的动态变化,例如刀具磨损、热变形等。而现有的动态补偿技术,例如基于实时误差反馈的补偿,通常只能进行单一参数的实时调整,例如调整进给速度,缺乏对多参数耦合效应的综合考虑,例如同时调整进给速度、主轴转速等,难以实现最优的补偿效果。 [0004] 以中国发明专利CN103777570A公开的一种基于NURBS曲面的加工误差快速检测补偿方法为例,该方法基于NURBS曲面通过测量曲面上有限的特征点来评估加工误差并通过调整控制点进行误差补偿,虽然在一定程度上提高了检测效率,然而该方法仅关注曲面上局部特征点的误差补偿,而没有充分考虑到其他区域的误差分布,这可能导致局部误差的补偿不完全,无法保证整体曲面的加工精度。其次,补偿过程仅依赖于迭代调整控制点,而没有考虑到加工过程中动态变化的影响,缺乏对动态误差和实时补偿的处理能力,导致补偿过程的效率相对较低,难以满足高精度的生产要求。 [0005] 更为重要的是,包括上述发明专利在内的现有曲面几何在加工误差补偿过程,其不能对加工误差补偿能力进行全面分析评估,只能判断当前所加工的曲面是否符合工艺标准,因为不能全面有效地评估曲面加工误差补偿能力的话,将难以对曲面加工的误差补偿能力进行优化,进而影响后续曲面加工质量。同时,现有误差补偿方法无法实现对加工误差的实时监测和调整,仅能在加工完成后进行误差修正,这种滞后的误差补偿方式增加了加工周期,并且可能导致大量不合格零件的产生,进而提高了生产成本。此外,在复杂曲面加工中,加工参数(如切削速度、进给量、主轴转速等)的选择对加工质量和效率具有重要影响,然而现有技术对加工参数的优化主要依赖经验或简单的试错法,未能充分利用先进优化算法进行全局优化。 发明内容[0007] (一)发明目的 [0008] 针对现有技术的上述缺陷和不足,本发明的目的在于提供一种复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,通过对复杂曲面进行全面的误差监测与实时补偿,结合自适应误差补偿策略和多参数耦合优化,解决了现有技术不能全面有效地评估曲面加工误差补偿能力,难以对曲面加工的误差补偿能力进行优化等问题。具体而言,本发明采用分区监测与误差评估相结合的方式,通过将复杂曲面按等面积划分为多个区域并采集区域加工完成后的精度数据,基于误差结果动态调整加工参数自动进行误差补偿,同时利用优化算法对加工参数进行全局优化,在满足加工精度的基础上显著提升了加工效率。此外本发明通过实时监测加工表现,并生成预警信号或优化建议,确保误差补偿过程的稳定性与高效性。 [0009] (二)技术方案 [0010] 为实现该发明目的,解决其技术问题,本发明采用如下技术方案: [0011] 一种复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,用于实现复杂曲面加工过程中的误差监测、自适应补偿与加工参数优化,提升复杂曲面零件的加工精度、效率和质量,所述方法在实施时至少包括以下步骤: [0012] SS1. 区域划分与精度数据采集 [0013] 将待加工复杂曲面按照等面积的方式划分成多个加工区域,并在曲面加工过程中通过高精度传感器和机器视觉技术实时采集每个区域加工完成后的实际加工精度数据,所述实际加工精度数据至少包括表面几何精度数据、表面加工质量数据、加工稳定性数据以及刀具状态数据; [0014] SS2. 误差分析判断与区域标记 [0015] 根据待加工复杂曲面的设计要求和材料特性预设标准精度数据并将其作为误差判断的基准,并基于所采集的区域加工完成后的实际加工精度数据,将区域加工完成后的实际加工精度数据与预设标准精度数据进行比较并生成误差判断结果,若实际加工精度数据大于等于预设标准精度数据,表示当前区域的加工符合预设工艺标准,则对下一个区域进行加工,若实际加工精度数据小于预设标准精度数据,表示当前区域的初始加工不符合预设工艺标准,则需要对当前区域进行误差补偿加工,并将当前区域标记为误差区域; [0016] SS3. 自适应误差补偿 [0017] 根据步骤SS2中生成的误差判断结果,针对误差区域基于PID控制算法实时动态调整加工参数以实现加工误差的自适应补偿并确保误差区域达到预设工艺标准,若补偿效果达到预设工艺标准,则结束当前区域的误差补偿,若补偿效果未达到预设工艺标准,则继续迭代补偿调整,直至达到预设工艺标准,其中所述加工参数至少包括切削速度、进给量、主轴转速和刀具路径,所述PID控制算法的控制律表示为: [0018] [0019] 其中,u(t)为时刻t的加工参数调整指令,e(t)为时刻t的实时偏差值并用于表示实际加工精度数据与预设标准精度数据的差值,Kp、Ki和Kd分别为PID算法的比例系数、积分系数和微分系数,分别对应偏差的当前影响、过去累积影响和未来变化趋势影响的调整权重; [0020] SS4. 补偿系数计算 [0021] 在误差补偿过程中,获取每个误差区域的前序加工完成时间和补偿加工完成时间,分别标记为误差区域前序时间TQi和误差区域补偿时间TBi,并通过如下算法公式计算曲面加工过程的补偿系数XB: [0022] [0023] 其中,i为误差区域编号且i=1,2,3,...,j,j表示误差区域的个数,TBKi为误差区域补偿时间TBi的开始时刻,TQJi为误差区域前序时间TQi的结束时刻,D(TBi)为所有误差区域补偿时间的方差, 为补偿响应均值, 为补偿能效值, 为补偿适用系数; [0024] SS5. 补偿效果评估 [0025] 将步骤SS4中计算得到的曲面加工过程的补偿系数XB与预设补偿系数阈值进行数值比较,若曲面加工过程的补偿系数XB超过预设补偿系数阈值,则生成补偿预警信号,若曲面加工过程的补偿系数XB未超过预设补偿系数阈值,则生成补偿合格信号; [0026] SS6. 加工参数全局优化 [0027] 基于步骤SS5中的补偿效果评估结果,利用优化算法并根据加工任务的具体要求对加工参数进行全局优化,通过分析历史加工数据、实时误差数据和补偿系数XB,建立加工效率与加工质量的多目标优化模型,生成最优加工参数组合,以动态调整切削速度、进给量、主轴转速和刀具路径加工参数,实现加工效率和加工质量的双重提升; [0028] SS7. 加工质量评估与异常信号生成(可选步骤) [0029] 设定时长为L1的监测时期,在监测时期内采集至少包括补偿预警信号生成次数、加工零件的质量检测数据和加工效率在内的多维度数据,通过数值计算得到补偿预警风险值、曲面加工异品值、曲面工效值和曲面加工分析值,对监测时期内复杂曲面几何加工的加工表现进行分析,通过分析生成曲面加工合格信号或曲面加工异常信号,实现对加工过程的全面监控和评估。 [0030] SS8. 刀具状态检测与寿命评估(可选步骤) [0031] 在加工完成或停止曲面几何加工时,对刀具的表面裂纹、磨损量及高风险区域进行检测分析以评估其寿命状况,据此判断是否生成刀具寿终信号,若刀具的检测结果显示不满足加工要求,则生成刀具寿终信号并提醒更换刀具,防止因刀具失效影响加工质量。 [0032] (三)技术效果 [0033] 同现有技术相比,本发明的复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,具有以下有益且显著的技术效果: [0034] (1)本发明中,通过实时监测曲面加工过程并进行误差判断,根据误差判断结果结合PID控制算法实时动态调整加工参数,实现对加工误差的自适应补偿,且利用优化算法对加工参数进行全局优化,以及通过误差补偿过程进行监测追踪并结合与补偿系数的计算精准判断其补偿效率表现,在生成补偿预警信号时进行原因调查分析并作出相应改善措施,从而保证误差补偿效率以提高曲面加工质量; [0035] (2)本发明引入了补偿系数的概念并通过补偿响应均值、补偿能效值和补偿适用系数三个指标综合评估误差补偿能力。补偿响应均值反映了误差补偿的响应速度,补偿能效值反映了误差补偿的稳定性和效率,补偿适用系数反映了误差补偿方法对不同加工区域的适应性。这三个指标的结合,能够更全面、更客观地评估误差补偿的效果。通过将补偿系数与预设阈值进行比较,还可以生成补偿合格信号或补偿预警信号,及时提醒操作人员进行干预和调整,进一步提高了加工过程的可靠性和稳定性; [0036] (3)本发明中,通过将监测时期内针对复杂曲面几何加工的加工表现进行分析,在生成曲面加工异常信号时提醒操作人员调整后续加工管理方案并及时加强后续的加工监管,保证零件曲面加工效果和加工效率并降低加工成本,且通过对刀具进行检测分析以评估其寿命状况,以及时将相应刀具报废,避免出现加工事故,保证曲面加工质量和加工稳定性,显著降低操作人员的管理难度,进一步提升智能化和自动化水平。附图说明 [0037] 为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明: [0038] 图1为本发明中复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法的流程图; [0039] 图2为本发明中步骤SS7的实施流程示意图; [0040] 图3为本发明中步骤SS8的实施流程示意图。 具体实施方式[0041] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,且所描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。 [0042] 实施例1: [0043] 如图1所示,本发明实施例提出的复杂曲面几何自适应加工误差补偿与优化方法,其在实施时主要包括以下步骤: [0044] SS1. 区域划分与精度数据采集 [0045] 将待加工复杂曲面按照等面积的方式,划分成多个区域,曲面加工过程中利用高精度传感器和机器视觉技术(通过激光测距仪、位移传感器和力传感器等进行实时监测),实时采集每个区域加工完成后的实际加工精度数据,实际加工精度数据至少包括表面几何精度数据、表面加工质量数据、加工稳定性数据以及刀具状态数据等,为误差分析和预测提供数据支持。 [0046] 作为优选,表面几何精度数据至少包括加工区域的尺寸偏差、形状误差和位置误差,所述表面加工质量数据至少包括区域表面的粗糙度值(Ra)及波纹度值(Rw),所述加工稳定性数据至少包括切削力、进给力及加工过程中产生的振动信号,所述刀具状态数据至少包括刀具磨损程度、切削轨迹偏差及刀具表面温度变化。 [0047] SS2. 误差分析判断与区域标记 [0048] 根据待加工复杂曲面的设计要求和材料特性预设标准精度数据并将其作为误差判断的基准,并基于区域加工完成后的实际加工精度数据,将区域加工完成后的实际加工精度数据与预设标准精度数据进行比较,生成误差结果:若实际加工精度数据大于等于预设标准精度数据时,表示该区域初始加工符合工艺标准,再对下一个区域进行加工;若实际加工精度数据小于预设标准精度数据时,表示该区域初始加工不符合工艺标准,则需要对该区域进行误差补偿加工,并将该区域标记为误差区域。 [0049] SS3. 自适应误差补偿 [0050] 根据步骤SS2中生成的误差判断结果,利用智能算法(如PID控制算法)实时动态调整加工参数(包括切削速度、进给量和主轴转速等)和刀具路径,实现误差的实时自适应补偿;并且,补偿策略可根据加工阶段、材料特性及刀具磨损情况进行动态调整,确保加工过程中的误差得到有效控制,保证曲面加工效果并提升自动化和智能化水平。作为优选,针对误差区域基于PID控制算法实时动态调整加工参数以实现加工误差的自适应补偿并确保误差区域达到预设工艺标准,若补偿效果达到预设工艺标准,则结束当前区域的误差补偿,若补偿效果未达到预设工艺标准,则继续迭代补偿调整,直至达到预设工艺标准,其中所述加工参数至少包括切削速度、进给量、主轴转速和刀具路径,所述PID控制算法的控制律表示为: [0051] [0052] 其中,u(t)为时刻t的加工参数调整指令,e(t)为时刻t的实时偏差值并用于表示实际加工精度数据与预设标准精度数据的差值,Kp、Ki和Kd分别为PID算法的比例系数、积分系数和微分系数,分别对应偏差的当前影响、过去累积影响和未来变化趋势影响的调整权重。 [0053] SS4. 补偿系数计算 [0054] 在误差补偿过程中,获取每个误差区域的前序加工完成时间,以及再获取误差区域的补偿加工完成时间,将误差区域的前序加工完成时间和误差区域的补偿加工完成时间,分别标记为误差区域前序时间TQi和误差区域补偿时间TBi。通过误差区域前序时间和误差区域补偿时间,分别计算得到补偿响应均值、补偿能效值和补偿适用系数,将补偿响应均值、补偿能效值和补偿适用系数进行数据处理,得到曲面加工过程的补偿系数XB: [0055] [0056] 其中,i为误差区域编号且i=1,2,3,...,j,j表示误差区域的个数,TBKi为误差区域补偿时间TBi的开始时刻,TQJi为误差区域前序时间TQi的结束时刻,D(TBi)为所有误差区域补偿时间的方差, 为补偿响应均值, 为补偿能效值, 为补偿适用系数。 [0057] SS5. 补偿效果评估 [0058] 将步骤SS4中计算得到的曲面加工过程的补偿系数XB与预设补偿系数阈值进行数值比较,若曲面加工过程的补偿系数XB超过预设补偿系数阈值,则生成补偿预警信号,若曲面加工过程的补偿系数XB未超过预设补偿系数阈值,则生成补偿合格信号。 [0059] SS6. 加工参数全局优化 [0060] 基于步骤SS5中的补偿效果评估结果,利用优化算法并根据加工任务的具体要求对加工参数进行全局优化,通过分析历史加工数据、实时误差数据和补偿系数XB,建立加工效率与加工质量的多目标优化模型,生成最优加工参数组合,以动态调整切削速度、进给量、主轴转速和刀具路径加工参数,实现加工效率和加工质量的双重提升。 [0061] SS7. 加工质量评估与异常信号生成(可选步骤) [0062] 设定时长为L1的监测时期,在监测时期内采集至少包括补偿预警信号生成次数、加工零件的质量检测数据和加工效率在内的多维度数据,通过数值计算得到补偿预警风险值、曲面加工异品值、曲面工效值和曲面加工分析值,对监测时期内复杂曲面几何加工的加工表现进行分析,通过分析生成曲面加工合格信号或曲面加工异常信号,实现对加工过程的全面监控和评估。 [0063] SS8. 刀具状态检测与寿命评估(可选步骤) [0064] 在加工完成或停止曲面几何加工时,对刀具的表面裂纹、磨损量及高风险区域进行检测分析以评估其寿命状况,据此判断是否生成刀具寿终信号,若刀具的检测结果显示不满足加工要求,则生成刀具寿终信号并提醒更换刀具,防止因刀具失效影响加工质量。 [0065] 通过上述步骤,本发明能够实现复杂曲面几何加工过程中误差的实时监测、动态补偿和全局优化,显著提升加工精度、效率和质量,同时实现对加工过程的智能化监控和管理。 [0066] 实施例2: [0067] 在上述实施例1的基础上,本实施例2进一步提供了上述方法中针对步骤SS3的进一步优化和补充的实施方式。具体而言,利用智能算法(如PID控制算法等)自动调整加工参数的具体过程为: [0068] 利用预设的控制算法,根据尺寸精度偏差的具体值动态调整切割参数,预设的控制算法具体为PID控制算法,该PID控制算法将根据尺寸精度偏差值计算出加工参数的调整指令,具体先通过计算偏差值、偏差值的累积和偏差值的变化率来动态调整加工参数,PID控制算法为: [0069] [0070] 其中,u(t)为时刻t的加工参数调整指令,e(t)为时刻t的实时偏差值并用于表示实际加工精度数据与预设标准精度数据的差值,Kp、Ki和Kd分别为PID算法的比例系数、积分系数和微分系数,分别对应偏差的当前影响、过去累积影响和未来变化趋势影响的调整权重。 [0071] 然后,根据尺寸偏差的具体值,调整指令生成单元首先计算偏差值e(t),即实际加工尺寸与预设加工尺寸之间的差值,接着利用PID算法计算出针对切削速度、进给量和主轴转速的参数的调整指令,以减小或消除尺寸偏差,最后利用该预设的PID控制算法,动态调整加工参数。 [0072] 本发明的工作原理:使用时,通过实时监测曲面加工过程并进行误差判断,根据误差结果自动调整加工参数,实现了对加工误差的有效控制,且利用优化算法对加工参数进行全局优化,提高了加工效率和表面质量,以及通过误差补偿过程进行监测追踪并精准判断其补偿效率表现,在生成补偿预警信号时进行原因调查分析并作出相应改善措施,从而保证误差补偿效率以提高曲面加工质量。 [0073] 实施例3: [0074] 在上述实施例1的基础上,本实施例3进一步提供了上述方法中针对步骤SS4的进一步优化和补充的实施方式。 [0075] 第一具体地,补偿响应均值 的计算过程为:首先获取每个误差区域前序时间TQi以及所对应的误差区域补偿时间TBi,之后将误差区域补偿时间TBi的开始时刻与误差区域前序时间TQi的结束时刻进行差值计算,得到每个误差区域的补偿响应值;其次,将所有的误差区域的补偿响应值进行均值处理,得到补偿响应均值。该补偿响应均值反映的是:该曲面初步加工完成后,经过误差判断,开始进行补偿加工的时间长短程度,该补偿响应均值越大表示该自适应加工误差补偿能力越弱,该补偿响应均值越小表示该自适应加工误差补偿能力越强。 [0076] 第二具体地,补偿能效值 的计算过程为:获取每个误差区域补偿时间TBi,将所有的误差区域补偿时间TBi进行方差处理,得到补偿稳定值;之后将所有的误差区域补偿时间进行均值处理,得到曲面补偿能效均值,将补偿稳定值与曲面补偿能效均值积运算,得到补偿能效值。该补偿能效值反映的是:不同误差区域在进行误差补偿工作时,补偿工作时间完成的一致性,若补偿能效值越小,表示面对不同区域进行加工补偿工作时,补偿时间更加趋于一致,因此,补偿能效值越小,表示该加工误差补偿的工作效率越高且越稳定。 [0077] 第三具体地,补偿适用系数 的计算过程为:首先获取每个误差区域前序时间TQi以及所对应的误差区域补偿时间TBi,将误差区域补偿时间的开始时刻TBKi与误差区域前序时间的结束时刻TQJi进行差值计算,得到每个误差区域的补偿响应值; 接着将误差区域的补偿响应值与曲面前序时间TQi进行比值运算,得到每个误差区域的补偿适用值;最后将所有误差区域的补偿适用值进行均值处理,得到补偿适用系数。该补偿适用系数反映的是:所有误差区域的响应时间与加工时间比例的关系,因为误差区域前序时间可以间接地反映出该区域加工难度,即误差区域前序时间越大,加工难度越大,响应时间越小表示该自适应加工误差补偿能力越强,所以,补偿适用系数的值越小,该加工误差补偿的适用能力越强。 [0078] 本发明的步骤SS5中,通过将将步骤SS4中计算得到的曲面加工过程的补偿系数XB与预设补偿系数阈值进行数值比较,若曲面加工过程的补偿系数XB超过预设补偿系数阈值,表明复杂曲面的误差补偿效率表现综合而言较差,则生成补偿预警信号,若曲面加工过程的补偿系数XB未超过预设补偿系数阈值,表明复杂曲面的误差补偿效率表现综合而言较好,则生成补偿合格信号。实际加工生产过程中,在完成补偿效果的评估后,将生成的补偿预警信号或补偿合格信号发送至机床加工管理端,机床加工管理端接收到补偿预警信号时发出相应预警,以提醒操作人员进行原因调查分析并作出相应改善措施,从而保证误差补偿效率以提高曲面加工质量。 [0079] 实施例4: [0080] 在上述实施例1的基础上,本实施例4进一步提供了上述方法中针对步骤SS7的进一步优化和补充的实施方式。具体而言,本发明实施例中的步骤SS7在进行加工质量评估与异常信号生成时,具体包括: [0081] 设定时长为L1(L1优选的可以为二十天)的监测时期,在监测时期内采集至少包括补偿预警信号生成次数、加工零件的质量检测数据和加工效率在内的多维度数据,通过数值计算得到补偿预警风险值、曲面加工异品值、曲面工效值和曲面加工分析值,将监测时期内针对复杂曲面几何加工的加工表现进行分析,通过分析生成曲面加工合格信号或曲面加工异常信号;后续将曲面加工合格信号或曲面加工异常信号发送至机床加工管理端,机床加工管理端接收到曲面加工异常信号时发出相应预警,以提醒操作人员调整后续加工管理方案,并及时加强后续的加工监管,保证零件曲面加工效果和加工效率并降低加工成本。 [0082] 更加具体的,如图2所示,对复杂曲面几何加工表现的分析过程如下: [0083] 采集到监测时期内补偿预警信号的生成次数并将其与监测时期的曲面加工总时长进行比值计算得到补偿预警风险值,以及获取到监测时期内所加工零件的质量检测信息(即所有零件的曲面加工质量是否符合要求的判定信息),基于所有质量检测信息以获取到曲面加工不良品(即相应零件的曲面加工质量不符合要求)的数量占比值并将其标记为曲面加工异品值; [0084] 采集到监测时期内所加工零件的数量并将其与曲面加工总时长进行比值计算得到曲面工效值,通过公式: 将曲面加工异品值WP和曲面工效值WL进行数值计算得到曲面加工分析值WX,其中sw1、sw2为预设比例系数,sw2>sw1>0,并且曲面加工分析值WX的数值越大,表明针对零件的曲面加工效果和效率综合而言较差; [0085] 将补偿预警风险值和曲面加工分析值WX与预设补偿预警风险阈值和预设曲面加工分析阈值分别进行数值比较,若补偿预警风险值或曲面加工分析值WX超过对应预设阈值,表明监测时期内针对零件的曲面加工表现较差,则生成曲面加工异常信号。 [0086] 进一步而言,若补偿预警风险值和曲面加工分析值WX均未超过对应预设阈值,则获取到监测时期内报废的所有刀具,且采集到相应刀具在报废前的加工时长并将其标记为损前工时值,将损前工时值与预设损前工时阈值进行数值比较,若损前工时值未超过预设损前工时阈值,表明相应刀具的使用寿命较短,则将相应刀具标记为异损对象,获取到监测时期内所对应异损对象的数量并将其标记为异损检测值;以及将监测时期内报废的所有刀具的损前工时值进行均值计算得到刀具损检值,通过公式: [0087] [0088] 将补偿预警风险值QL、曲面加工分析值WX、异损检测值QS和刀具损检值QW进行数值计算得到曲面加工表评值QX,其中hy1、hy2、hy3、hy4为取值大于零的预设比例系数,并且曲面加工表评值QX的数值越大,表明监测时期内针对曲面加工的运行表现综合而言越差;将曲面加工表评值QX与预设曲面加工表评阈值进行比较,若曲面加工表评值QX超过预设曲面加工表评阈值,表明监测时期内的曲面加工运行表现综合而言较差,则生成曲面加工异常信号;若曲面加工表评值QX未超过预设曲面加工表评阈值,表明监测时期内的曲面加工运行表现综合而言较好,则生成曲面加工合格信号。 [0089] 实施例5: [0090] 在上述实施例1的基础上,本实施例5进一步提供了上述方法中针对步骤SS8的进一步优化和补充的实施方式。步骤SS8在进行刀具状态检测与寿命评估时,在加工完成或停止曲面几何加工时,对刀具的表面裂纹、磨损量及高风险区域进行检测分析以评估其寿命状况,据此判断是否生成刀具寿终信号,且将刀具寿终信号发送至加工管理端。加工管理端接收到刀具寿终信号时发出相应预警,以及时将相应刀具报废,避免出现加工事故,有利于保证曲面加工质量和加工稳定性,降低管理难度,提升智能化和自动化水平。 [0091] 进一步优选的实例中,如图3所示,刀具寿终信号的生成过程如下: [0092] 在加工过程中采集刀具的表面图像,基于表面图像识别其表面裂纹和缺角,将识别出的表面裂纹和缺角标记为目标对象,若相应目标对象中存在不满足要求的尺寸数据(即相应表面裂纹或缺角较严重),则将相应目标对象标记为高损伤对象;若刀具上存在高损伤对象,表明相应刀具已不适合继续进行加工使用,则生成刀具寿终信号;若刀具上不存在高损伤对象,则采集到刀具上若干个位置的磨损量,将所有位置的磨损量进行均值计算得到磨损表现值,且将刀具上数值最大的磨损量标记为磨损幅表值; [0093] 以及将刀具上分隔为若干个方格,若表面裂纹或缺角涉及到相应方格,则将相应方格标记为红格,获取到刀具上红格的数量并将其与方格总数量进行比值计算得到红格检测值;以及将红格的聚集区域标记为红格危险区,将相应红格危险区中红格的数量标记为红格聚集值,且将数值最大的红格聚集值标记为红格聚幅值; [0094] 通过公式 将磨损表现值PN、磨损幅表值YF、红格检测值HM和红格聚幅值HF进行数值计算得到刀具寿评值LW,其中rq1、rq2、rq3、rq4为取值大于零的预设比例系数,并且刀具寿评值LW的数值越大,表明刀具的当前状况越差,越不适合继续进行加工使用; [0095] 将刀具寿评值LW与预设刀具寿评阈值进行数值比较,若刀具寿评值LW超过预设刀具寿评阈值,表明刀具的当前状况较差,不适合继续进行加工使用,则生成刀具寿终信号。 |