[发明专利]一种基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化方法，用于解决在多轴联动数控机床加工过程中加工颤振影响的加工质量差与加工效率低等问题。该方案是通过构建基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化系统，将其应用于多轴数控机床加工过程中。通过该系统对多轴数控机床加工过程中导致工件加工误差的因素进行反复优化，设计出最佳加工工艺条件应用于加工过程。避免了依靠人为经验限制导致加工误差，效率无法提升，使工厂在确定加工工艺中浪费宝贵时间，增加了制造的时间成本等问题，有效提高多轴机床加工质量，增加加工效率，并且该方法可以实现定制化反演迭代，提高了工件加工精度。

技术领域

本发明涉及多轴数控加工技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生技术的多轴数控机床加工工艺优化方法。

背景技术

在加工制造领域，存在大量尺寸大、结构和工艺复杂的零部件，多轴联动数控加工作为最重要的加工方式，可以完成相对复杂的加工任务，但一些典型难加工材料薄壁件切削性能差，加工过程刀具磨损严重，加工系统动态特性非线性强等问题始终难以得到有效解决；而一般情况下，在多轴联动加工过程中，在主轴相对空间位置、转摆台角度时刻变化条件下，加工系统各子系统(包括刀具系统与工件子系统)动态特性亦随之变化，且具有很强的非线性特征；这一直限制着多轴联动加工系统的性能发挥，导致其加工质量差，加工效率低等问题。

为了解决上述问题，很多加工工艺优化方法被提出；其大多体现在加工方法的选择和单次的加工参数的具体优化上，又或者依靠经验对实际加工过程进行修正调整；但该类型的加工修正对实际加工不能起到很好的优化效果，且零件种类优化局限性大，不能在一类加工机床上对不同工件进行优化。

数字孪生技术以虚实相应、实时反馈而得到广泛应用，并给加工制造领域带来了新的思路。目前针对数字孪生技术研究大多未能揭示面向具体加工需求的数字孪生模型运转机。大多数学者的研究都是对数字孪生技术的概念、模型架构进行阐述，而在单元级别的加工制造过程应用数字孪生技术更是少之又少。因此，构建基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化系统，可以反复接收、迭代与反馈加工优化参数信息，制定出合适的加工工艺，解决因各加工子系统综合加工带来的非线性特征强导致的加工质量差，加工效率低等问题，并且该系统不止局限于一台机床的参数优化，可以应用于不同的多轴数控机床对不同的工件加工进行参数优化。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化方法，技术方案如下；

一种基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化方法，具体内容包含：构建基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化系统，建立数字孪生系统优化迭代机制，通过该优化迭代机制获得多轴数控机床加工工艺的优选参数，根据所述优选参数进行加工。

所述的基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化结构包括物理空间和虚拟空间。

所述的基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化结构的物理空间包括机床、工件、刀具、传感器、接收器以及控制执行模块、感知模块和信息模块采集加工信息等。

所述的基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化结构的虚拟空间包括数据预处理模块、可进化知识库、工艺评价规则模块、工艺评价体系模块、工艺优化模块和优化信息数字化模块。

一种基于数字孪生技术的多轴加工工艺优化方法，具体优化步骤如下：

S1:在物理空间中通过其控制执行模块、感知模块和信息模块采集五轴数控机床转摆台实时角度、叶轮型面信息、刀尖点实时位置、以及主轴转速等加工信息。

S2:将所采集的数据流传入虚拟空间中数据预处理模块，经过数据转换、数据特征提取与信息融合成新的数据流。

S3:将融合后的信息流经过信息处理与统计分类传入所构建的含有机床加工空间动态特性谱的可进化知识库。