[发明专利]一种数控滚齿机床窜刀动态调整方法

说明书

本发明提供一种数控滚齿机床窜刀动态调整方法，包括以下步骤，进行滚刀切削试验；采集滚刀主轴振动信号x_n，构建磨损状态指标x；计算所有刀位磨损状态指标均值构建刀位磨损状态指标对刀位磨损状态指标均值的隶属度函数F(i)；计算当前刀位隶属度；根据隶属度比较变换刀位；本发明不需要对刀具磨损量进行测量，而是通过采集装置对实时获取的滚齿机滚刀主轴振动信号进行特征提取，得到反映滚刀磨损状态的指标，提高了生产效率；本发明通过动态调整滚刀轴向坐标让磨损程度较低的刀位进入切削区，刀齿趋近于相同的磨损状态；本发明能有效避免各个刀位磨损不均匀的现象，根据实际情况充分利用各个刀位的切削能力，提高了刀具使用时间和零件表面质量。

技术领域

本发明涉及数控机床领域，主要涉及一种根据刀位磨损情况动态调整滚刀轴向位置的自动窜刀方法。

背景技术

滚刀加工工件时，每个刀齿的切削时间和负荷不同，因此磨损量也不相同。生产过程中数控滚齿机往往在完成一定工件加工后进行自动窜刀来减少刀齿磨损。窜刀能够避免少数刀齿严重磨损，大部分刀齿轻微磨损或者无磨损的情况，使滚刀多数刀齿都能依次均匀地磨损，避免使用同一个刀位切削工件，减少刀具更换频率，提高效率。

经过对现有技术的检索发现，窜刀方法都是通过设置窜刀参数，在加工过程中实现定长、定量自动窜刀。当前刀位完成加工预设的工件数量后按照计算出的窜刀长度及给定的窜刀方向改变刀具位置，然后在新的刀位加工工件；例如中国专利CN111881860A公开了一种滚刀磨损在位识别模型建模方法及滚刀磨损在位识别方法，对原有信号样本数据库的获取方式与样本类型进行改良与扩充，使样本数据库能够准确反映热变形与齿坯加工余量不均匀性对电流信号样本信噪比的影响，再融合人工特征提取在排除低价值信息的优点与深度学习算法在高品质特征提取与分类上的优势，相互配合建立对误差影响权重变化具有强表达能力、可反映不同工况模式的分类特征群组，实现对刀具磨损状态的高质量整体表征，以此为数学基础，建立并行识别框架的滚刀磨损在位识别模型建模，实现高精度和强鲁棒性的滚刀磨损在位识别；上述窜刀方法存在一个问题，那就是在相同加工时间下不同刀位的磨损值不同，同一个刀位由于偶然因素的作用磨损值也不同。刀具磨损状态与刀具材料均匀性、加工工件的材料均匀性、切削环境等紧密相关，如果每个刀位的耐用性不同，窜刀时间相同，将导致每个刀位的磨损值不同，因此定长、定量的自动窜刀方法无法根据刀位的实际情况做调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控滚齿机床窜刀动态调整方法，通过采集装置实时获取滚齿机滚刀主轴的振动信号，动态调整滚刀轴向坐标让磨损程度较低的刀位进入切削区，使得所有的刀齿趋近相同的磨损状态。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种数控滚齿机床窜刀动态调整方法，所述方法包括以下步骤，

(1)进行滚刀切削试验；

(2)采集滚刀主轴振动信号x_n，构建磨损状态指标x；

(3)计算所有刀位磨损状态指标均值

(4)构建隶属度函数F(i)；

(5)计算当前刀位隶属度；

(6)根据隶属度法比较变换刀位。

进一步地，所述滚刀主轴振动信号x_n是通过采集装置实时获取，所述滚刀主轴振动信号采集后提取磨损特征，所述磨损特征即为磨损状态指标。

进一步地，所述构建磨损状态指标是通过对滚刀振动信号x_n进行离散傅里叶变换计算振动信号频谱s_k，将能量集中的频带作为计算频带B_w来构建。

进一步地，步骤(2)中，构建的磨损状态指标x为：