[发明专利]一种用户-基础-过程-知识递进结构的远程磨削数据库管理系统及高效低耗智能磨削方法

说明书

本发明公开一种用户‑基础‑过程‑知识递进结构的远程磨削数据库管理系统及高效低耗智能磨削方法，属于智能制造领域。针对数据驱动的智能磨削技术亟需解决的柔性最优加工方案自动搜索问题，本发明提供一种基于磨削加工过程监测功率信号的磨削工艺知识获取和智能调控加工方法，同时，本发明集成了磨削全产业链用户、基础、过程和知识数据的高效管理，能够实现自动生产监控系统到车间的远程控制和1对N网络资源共享，增强磨削加工的智能化、柔性化生产能力，提升磨削加工产品核心竞争力。

技术领域

本发明涉及一种用户-基础-过程-知识递进结构的远程磨削数据库管理系统及高效低耗智能磨削方法，尤其是一种根据磨削加工过程监测数据实时调整砂轮修整策略和磨削工艺参数的智能加工方法，属于智能制造领域。

背景技术

磨削技术是精密与超精密加工领域应用最广泛的加工方法之一，约占70%。然而，由于磨具表面大量不规则磨粒的不均匀性磨损、磨具与工件表面接触较大的负前角和刃口圆弧半径，磨削过程材料去除机理相对复杂且极其不稳定，磨具磨损严重且能耗高，加工成本甚至高达整元件成本的80-90%。在实际磨削加工中，并无可靠的磨削数据查询方式，依赖长期加工经验设定磨削参数，通过看磨削火花、听磨削声音的方式判断磨削状态，再反复调整磨削参数。这种经验试凑加工方式严重制约了磨削加工均一性和加工效率的提高，也无法对磨削过载、砂轮钝化、磨削烧伤进行有效分析与预判，直接影响了制造企业的生产效益。

大数据驱动的智能制造成为当今制造业发展的主流趋势，数据是衡量制造技术水平高低的一个重要标准。国际生产工程学会（CIRP）统计切削数据库的应用并认为：使用切削数据库可显著降低生产效率，提高10%以上的加工成本。美国开发了金属切削数据库CUTDATA，德国开发了金属切削数据库INFOS，日本开发了TRI系统，中国开发了NAIMDS等，现有切削数据库基本为大量切削实验或生产实践累积形成，在面向工程应用时对机床、刀具和工件的更新能力明显不足。中国发明专利CN104267676B发明了一种面向工程应用的数控切削工艺参数管理系统，建立了由用户信息管理子系统、数控切削工艺参数子系统、典型零件工艺子系统和后处理子系统组成的切削工艺参数管理系统，所述后处理子系统通过切削力仿真数据优化获取切削工艺知识数据；中国发明专利CN106776712B发明了一种基于i5智能数控车床的车削工艺数据库及其应用方法，根据零件型面的不同加工特征定义加工方法，以用户提供的切削用量、刀具、机床和加工精度及用户交互选定的优化模型，推理并计算优化的切削参数；中国发明专利CN107798081B发明了一种基于材料-结构-工艺-过程相关性的分层次数据库模型，该模型沿加工轨迹，依据刀具-工件接触状态、零件结构与位置关系进行工况划分，将零件结构特征与加工工艺、过程参数进行对应。

磨削作为切削的一个分支，以往磨削数据库的研究和开发作为切削数据库的一部分进行。然而，磨削是利用磨具表面大量不规则磨粒的不均匀性磨损去除工件材料，与车削、铣削、钻削等切削方式的作用机理不同，现有的切削数据库实际上并不能用以指导磨削加工生产。近年来，国内外研究学者对专有磨削数据库的研究逐步开展起来，英国开发了IGPS磨削参数选择模块，美国推出了GIGAS基于磨削车间工艺数据的磨削咨询系统，中国建立了一个具有检索查询功能的磨削数据库。目前，我国仍没有磨削数据库授权发明专利。切削数据库的开发虽然可为磨削数据库建立提供借鉴，但目前切削和磨削数据库研究和开发主要还存在以下问题：（1）现有磨削数据库基本上基于生产加工经验的统计和管理，现有切削数据库虽然开展了通过切削力仿真数据或用户优选经验优化模型推理并计算切削工艺知识，但仿真模型或经验优化模型并不能真实反映实际加工过程的动态变化，而且，基于加工过程经验和仿真数据的管理系统，无法根据磨削加工过程的动态变化灵活优化磨削工艺，导致加工能耗高，效率低，磨削烧伤频繁；（2）实现磨削加工全过程用户数据、设备数据、过程动态数据、工艺知识数据管理，数据信息量大、结构多样化，若未进行数据分类，则无法统一处理，应用和后期更新维护困难；（3）现有加工数据库基于本地数据管理，无法实现工艺数据资源的远程控制和网络资源共享服务。