本發(fā)明涉及工業(yè)加工領(lǐng)域，具體為一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展，切削加工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。為了確保切削加工的質(zhì)量和效率，需要一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)切削過程中各項(xiàng)參數(shù)（如切削力、振動(dòng)、溫度等）的智能監(jiān)測(cè)裝置。

2、當(dāng)前市場(chǎng)上的多數(shù)切削加工質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置存在不足。在監(jiān)測(cè)不同厚度或長(zhǎng)度的工件時(shí)，調(diào)節(jié)和定位不夠方便，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效率較低。傳統(tǒng)的切削加工監(jiān)測(cè)方式往往依賴于位移傳感器，但位移傳感器的安裝和校準(zhǔn)復(fù)雜，且對(duì)加工精度要求較高，增加了加工成本。

3、一些現(xiàn)有的切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置在測(cè)量切削力時(shí)，受到機(jī)構(gòu)慣性力的影響，無法精確反饋實(shí)際切削力的大小。提高切削加工精度和效率的需求：切削加工過程中，切削力、振動(dòng)和溫度等參數(shù)對(duì)加工精度和刀具壽命有重要影響。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些參數(shù)，可以及時(shí)調(diào)整切削參數(shù)，提高加工精度和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題主要在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，具體為一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置及其工作方法。

2、本發(fā)明所提出一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)切削過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警異常情況，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。本發(fā)明的切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置的主要技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明提供的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)的裝置其組成包括環(huán)形軌道、安裝架、升降裝置、伸縮架、中端信號(hào)接收環(huán)、視覺監(jiān)測(cè)模塊、切削實(shí)時(shí)狀態(tài)收集平臺(tái)，切削狀態(tài)智能化平臺(tái)，切削狀態(tài)可視化平臺(tái)。

4、所述圓環(huán)軌道一段與機(jī)床固定相連,另一端所述的上安裝架相連,上安裝架子與所述伸縮架相連，內(nèi)置升降裝置，所述的升降裝置連接中端信號(hào)接收環(huán),內(nèi)部嵌入數(shù)據(jù)無線傳輸裝置，所述的伸縮裝置通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)向下連接視覺監(jiān)測(cè)模塊。

5、所述銑刀與二段主軸內(nèi)部的無線監(jiān)測(cè)信號(hào)接收環(huán)相連,下方放置有工件,所述的待加工工件連接夾具,所述的夾具固定在連接板上,所述的連接板安裝在固定塊上,所述的固定塊安裝在加工平臺(tái)上。

6、所述視覺智能監(jiān)測(cè)裝置包括：高速攝像頭、熱成像測(cè)試裝置、降溫裝置、視覺隨動(dòng)裝置、數(shù)據(jù)無線傳輸裝置、激光裝置，其中高速攝像頭與熱成像測(cè)試裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)相連接，可以單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)加工過程進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)無線傳輸裝置安裝在攝像與熱成像裝置背后，激光裝置與熱成像裝置并排共同監(jiān)測(cè)待加工工件狀態(tài)。

7、所述中端信號(hào)接收環(huán)裝置居于主軸與刀具連接處，內(nèi)部含有：力學(xué)監(jiān)測(cè)裝置、振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置、無線傳輸裝置，其中的力學(xué)監(jiān)測(cè)裝置設(shè)有多個(gè)，內(nèi)置振動(dòng)傳感器、力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、連接數(shù)據(jù)無線傳輸裝置。

8、所述環(huán)形軌道中具有驅(qū)動(dòng)電機(jī)受控制裝置控制，利用螺栓連接環(huán)形軌道與上安裝架，上安裝架與外層伸縮架相連伸縮架的內(nèi)部裝有伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其工作受控制裝置控制，外層伸縮架的內(nèi)部鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)有升降裝置，由液壓結(jié)構(gòu)支持，伸縮架內(nèi)還設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)無線傳輸裝置，伸縮架連接中段信號(hào)接收環(huán)，其可以調(diào)整中段信號(hào)接收環(huán)與環(huán)形導(dǎo)軌之間的適合距離，接收環(huán)的大小需要根據(jù)二段主軸的直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持與主軸段的同軸度，伸縮架下方與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)相連接，內(nèi)部設(shè)計(jì)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在保證工作安全的前提下尋找最佳監(jiān)測(cè)角度和位置。

9、所述切削實(shí)時(shí)狀態(tài)收集平臺(tái)具有雙向收集數(shù)據(jù)及信號(hào)的功能，可以根據(jù)以上的數(shù)據(jù)為無線傳輸傳遞的信號(hào)進(jìn)行整理，利用螺栓連接環(huán)形軌道與上安裝架，上安裝架與外層伸縮架相連伸縮架的內(nèi)部裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其工作受控制裝置控制。

10、所述激光裝置與熱成像裝置為改造優(yōu)化裝置，包括定位裝置、測(cè)溫裝置、圖片采集裝置；所述定位裝置、測(cè)溫裝置、圖片采集裝置通過數(shù)據(jù)無線傳輸裝置與信息智能收集平臺(tái)相連接；所述信息收集平臺(tái)與信息智能處理平臺(tái)相連接。

11、所述一種切削加工智能監(jiān)測(cè)的工作方法，工作時(shí)，裝置自動(dòng)監(jiān)測(cè)周圍工作環(huán)境，并利用視覺裝置進(jìn)行掃描監(jiān)測(cè)，在保證工作環(huán)境安全的前提下對(duì)待加工工件進(jìn)行全面掃描。

12、智能系統(tǒng)自動(dòng)將掃描結(jié)果傳輸至可視化平臺(tái)，平臺(tái)在人工授權(quán)后，將工作信號(hào)傳遞至控制裝置中，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)伸縮架圍繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述激光視覺裝置及高速攝像裝置精準(zhǔn)定位將相關(guān)數(shù)據(jù)傳入所述控制器，所述第一伺服電機(jī)接受指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)所述環(huán)形導(dǎo)軌進(jìn)行工作，所述上底座和所述基座共同移動(dòng)至適合位置。

13、智能視覺識(shí)別模塊調(diào)整上下俯仰角度，所述雷達(dá)及激光裝置精準(zhǔn)定位將相關(guān)數(shù)據(jù)傳入所述控制器，所述伺服電機(jī)接受指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具啟動(dòng)加工環(huán)節(jié)后；監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)記錄加工過程，所述熱成像視覺裝置與高速攝像裝置精準(zhǔn)定位目標(biāo)加工刀具，并將相關(guān)數(shù)據(jù)無線傳入所述信息收集器中，智能加工監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行智能預(yù)測(cè)加工效率，將加工實(shí)施情況反映在可視化平臺(tái)，在獲取授權(quán)后主動(dòng)干預(yù)加工參數(shù)的調(diào)整和修正；智能視覺監(jiān)測(cè)裝置可以提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的緊急情況，并有效規(guī)避撞刀，起火等重大緊急事故，并及時(shí)顯示在加工狀態(tài)可視化監(jiān)測(cè)平臺(tái)上，及時(shí)提醒操作者及時(shí)處理特殊情況，所述伺服電機(jī)接受指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述高壓噴嘴裝置移動(dòng)至刀具此時(shí)位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)火情的控制，在緊急情況沒有得到操作者回應(yīng)后監(jiān)測(cè)裝置緊急制動(dòng)，主動(dòng)干預(yù)機(jī)床工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)床緊急停機(jī)保證人員安全和經(jīng)濟(jì)損失。

14、休息時(shí)，所述伸縮架可繞所述主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以方便檢修。

15、按照本發(fā)明所提供的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置具有智能化、隨動(dòng)化的特征，能夠跟隨機(jī)床刀具立即做出運(yùn)動(dòng)，能夠及時(shí)、有效的預(yù)測(cè)切削過程中會(huì)產(chǎn)生的緊急情況，并主動(dòng)對(duì)切削加工過程及加工參數(shù)進(jìn)行主動(dòng)干擾，從而提升加工質(zhì)量與效率，保證機(jī)床加工的順利進(jìn)行；其次，本發(fā)明所采用的智能化視覺監(jiān)測(cè)模塊集成三大視覺傳感裝置，激光制導(dǎo)裝置、視覺識(shí)別裝置、熱成像裝置，具有體積小、質(zhì)量輕、抗干擾能力強(qiáng)、空間分辨率高的特點(diǎn)，并且內(nèi)部包括有定位裝置、測(cè)溫裝置、圖片采集裝置等；所述定位裝置能夠?qū)崿F(xiàn)刀具目標(biāo)軌跡的跟蹤，實(shí)時(shí)引導(dǎo)高壓噴嘴裝置做出反應(yīng)；所述熱成像裝置能夠?qū)Φ毒咔邢鬟^程中的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)測(cè)量溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，說明此時(shí)對(duì)于刀具而言簡(jiǎn)單的排屑已無法解決，需要調(diào)整降溫裝置的冷卻介質(zhì)介入，在對(duì)刀具進(jìn)行排屑的同時(shí)還能達(dá)到降溫的目的，使排屑效果更佳；所述圖片采集裝置能夠?qū)崟r(shí)采集刀具表面的切屑粘附情況，當(dāng)?shù)毒弑砻媲行颊掣捷^多，切屑纏繞刀具表面，簡(jiǎn)單排屑無法解決時(shí)，便會(huì)通過傳輸裝置、信息處理裝置、數(shù)控機(jī)床控制面板操控刀具停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)需要進(jìn)行人工排屑，以保證加工效果，防止刀具出現(xiàn)劇烈磨損。

16、本發(fā)明專利的有益效果在于,能實(shí)現(xiàn)對(duì)待加工工件的主動(dòng)掃描，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)刀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工狀態(tài)并依據(jù)加工狀態(tài)主動(dòng)干預(yù)加工參數(shù)，銑床銑削過程中不用停機(jī)來記錄觀察刀具磨損的情況，工件加工情況，主動(dòng)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的緊急情況，并對(duì)可能發(fā)生的緊急情況進(jìn)行預(yù)先處理，主動(dòng)規(guī)避，實(shí)現(xiàn)真正的智能化制造。

技術(shù)特征：

1.本發(fā)明所提供的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置，其組成包括環(huán)形軌道、安裝架、升降裝置、伸縮架、中端信號(hào)接收環(huán)、視覺監(jiān)測(cè)模塊、切削實(shí)時(shí)狀態(tài)收集平臺(tái)，切削狀態(tài)智能化平臺(tái)，切削狀態(tài)可視化平臺(tái)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置，其特征是:所述的圓環(huán)軌道一段與機(jī)床固定相連,另一端所述的安裝架相連,安裝架與所述伸縮架相連，內(nèi)置升降裝置，所述的升降裝置連接中端信號(hào)接收環(huán),內(nèi)部嵌入數(shù)據(jù)無線傳輸裝置，所述的伸縮裝置通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)向下連接視覺監(jiān)測(cè)模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置中,其特征是:所述的銑刀與二段主軸內(nèi)部的無線監(jiān)測(cè)信號(hào)接收環(huán)相連,下方放置有工件,所述的待加工工件連接夾具,所述的夾具固定在連接板上,所述的連接板安裝在固定塊上,所述的固定塊安裝在加工平臺(tái)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銑刀銑削用的智能視覺智能監(jiān)測(cè)模塊,其特征是:所述的視覺智能監(jiān)測(cè)裝置包括：高速攝像頭、熱成像測(cè)試裝置、降溫裝置、視覺隨動(dòng)裝置、數(shù)據(jù)無線傳輸裝置、激光裝置，其中高速攝像頭與熱成像測(cè)試裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)相連接，可以單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)加工過程進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)無線傳輸裝置安裝在攝像與熱成像裝置背后，激光裝置與熱成像裝置并排共同監(jiān)測(cè)待加工工件狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)的裝置的中端信號(hào)接收環(huán)裝置,其特征是:居于主軸與刀具連接處，內(nèi)部含有：力學(xué)監(jiān)測(cè)裝置、振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置、無線傳輸裝置，其中的力學(xué)監(jiān)測(cè)裝置設(shè)有多個(gè)，內(nèi)置振動(dòng)傳感器、力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、連接數(shù)據(jù)無線傳輸裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1中上所述的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)的裝置，其特征是環(huán)形軌道中具有驅(qū)動(dòng)電機(jī)受控制裝置控制，環(huán)形軌道與安裝架利用螺栓連接，安裝架與外層伸縮架相連伸縮架內(nèi)部裝有伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其工作受控制裝置控制，外層伸縮架內(nèi)部鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)有升降裝置，由液壓結(jié)構(gòu)支持，伸縮架內(nèi)還設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)無線傳輸裝置，伸縮架連接中段信號(hào)接收環(huán)，其可以調(diào)整中段信號(hào)接受環(huán)距環(huán)形導(dǎo)軌之間的適合距離，接收環(huán)根據(jù)二段主軸的直徑進(jìn)行大小調(diào)節(jié)，保持與主軸段的同軸度，伸縮架下方與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)相連接，內(nèi)部設(shè)計(jì)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在保證工作安全的前提下尋找最佳監(jiān)測(cè)角度和位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1中上所述的切削實(shí)時(shí)狀態(tài)收集平臺(tái)，其特征是具有雙向收集數(shù)據(jù)及信號(hào)的功能，可以根據(jù)以上的數(shù)據(jù)為無線傳輸傳遞的信號(hào)進(jìn)行整理，環(huán)形軌道與安裝架利用螺栓連接，安裝架與外層伸縮架相連伸縮架內(nèi)部裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其工作受控制裝置控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有智能隨動(dòng)特征的機(jī)床降溫系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述激光裝置與熱成像裝置為改造優(yōu)化裝置，包括定位裝置、測(cè)溫裝置、圖片采集裝置；所述定位裝置、測(cè)溫裝置、圖片采集裝置通過數(shù)據(jù)無線傳輸裝置與信息智能收集平臺(tái)相連接；所述信息收集平臺(tái)與信息智能處理平臺(tái)相連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于：所述安裝架與環(huán)形軌道相連；所述安裝架可繞主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以方便檢修；所述控制裝置位于伸縮架內(nèi)部。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切削加工智能監(jiān)測(cè)的工作方法，其特征在于：工作時(shí)，裝置自動(dòng)監(jiān)測(cè)周圍工作環(huán)境，并利用視覺裝置進(jìn)行掃描監(jiān)測(cè)，在保證工作環(huán)境安全的前提下對(duì)待加工工件進(jìn)行全面掃描；并將掃描結(jié)果傳輸至可視化平臺(tái)，平臺(tái)在人工授權(quán)后，將工作信號(hào)傳遞至控制裝置中去，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)伸縮架圍繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述激光視覺裝置及高速攝像裝置精準(zhǔn)定位將相關(guān)數(shù)據(jù)傳入所述控制器，所述第一伺服電機(jī)接受指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)所述環(huán)形導(dǎo)軌進(jìn)行工作，所述上底座和所述基座共同移動(dòng)至適合位置；智能視覺識(shí)別模塊調(diào)整上下俯仰角度，所述熱成像及激光裝置精準(zhǔn)定位將相關(guān)數(shù)據(jù)傳入所述控制器，所述伺服電機(jī)接受指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具啟動(dòng)加工環(huán)節(jié)后；監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)記錄加工過程，所述熱成像視覺裝置與高速攝像裝置精準(zhǔn)定位目標(biāo)加工刀具，并將相關(guān)數(shù)據(jù)無線傳入所述信息收集器中，智能加工監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行智能預(yù)測(cè)加工效率，將加工實(shí)施情況反映在可視化平臺(tái)，在獲取授權(quán)后主動(dòng)干預(yù)加工參數(shù)的調(diào)整和修正；視覺監(jiān)測(cè)裝置可以提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的緊急情況，并有效規(guī)避撞刀，起火等重大緊急事故，并及時(shí)顯示在加工狀態(tài)可視化監(jiān)測(cè)平臺(tái)上，及時(shí)提醒操作者及時(shí)處理特殊情況，所述伺服電機(jī)接受指令進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述高壓噴嘴裝置移動(dòng)至刀具此時(shí)位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)火情的控制，在緊急情況沒有得到操作者回應(yīng)后監(jiān)測(cè)裝置緊急制動(dòng)，主動(dòng)干預(yù)機(jī)床工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)床緊急停機(jī)保證人員安全和經(jīng)濟(jì)損失，休息時(shí)，所述伸縮架可繞所述主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以方便檢修。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種切削加工智能監(jiān)測(cè)裝置及其工作方法，屬于工業(yè)加工行業(yè)。其主要目的是幫助工人實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工情況，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)切削加工過程中的各項(xiàng)參數(shù)。如切削溫度、加工進(jìn)度、刀具磨損等，確保加工過程穩(wěn)定且高效。同時(shí)，它還具備視覺識(shí)別跟蹤和記錄異常數(shù)據(jù)的功能，智能跟隨刀具并轉(zhuǎn)動(dòng)至合適的位置，記錄切削過程。一旦發(fā)現(xiàn)異常，會(huì)立即通過警報(bào)系統(tǒng)提示操作人員，防止加工故障的發(fā)生。本發(fā)明可以有益提高生產(chǎn)效率，對(duì)切削過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與危險(xiǎn)預(yù)警，優(yōu)化切削加工工藝參數(shù)，預(yù)防設(shè)備故障并保障設(shè)備安全，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，提高加工質(zhì)量降低人工成本，提升人員工作效率，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。

技術(shù)研發(fā)人員：石文天,曹尚國(guó),李杰,馬通,張小青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工商大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10