1序言
機械制造業(yè)是工業(yè)的主體,第四次工業(yè)革命的到來(lái)為制造業(yè)發(fā)展和轉型提供了新的機遇,發(fā)展智能制造已成為搶占制造技術(shù)制高點(diǎn)的突破口,世界各國紛紛推出產(chǎn)業(yè)政策,推動(dòng)制造業(yè)數字化轉型,以保持競爭優(yōu)勢。如德國率先提出“工業(yè)4.0”,建設高端智慧工廠(chǎng)和智能制造創(chuàng )新中心;美國提出“國家制造創(chuàng )新網(wǎng)絡(luò )”,推進(jìn)建設制造業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域和完備創(chuàng )新生態(tài)系統;日本提出“工業(yè)價(jià)值鏈”,聯(lián)合100多家企業(yè)共同建設日本智能制造聯(lián)合體,推動(dòng)實(shí)現智能互聯(lián)工廠(chǎng);《英國工業(yè)2050戰略》提出“服務(wù)再制造”,以數字技術(shù)改變傳統供應鏈;《中國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展》把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。智能制造的實(shí)質(zhì)是以數據驅動(dòng)的全方位數字化,關(guān)鍵基礎是數控機床(包括機床、機器人、量?jì)x具、傳感器等)的智能互聯(lián)互通互操作。
2數控機床大數據分類(lèi)
數據是流通于數控機床數據采集、融合、分析決策、反饋控制等環(huán)節的“靈魂”,也是數控機床互聯(lián)互通互操作的根本“服務(wù)對象”。數控機床大數據來(lái)自于機床不同的功能部件(如控制器、伺服系統、絲杠等),根據不同的數據特點(diǎn)和用途,筆者將其主要分為以下5類(lèi)。
(1)屬性數據 屬性數據在機床全生命周期中不會(huì )發(fā)生改變,如機床構造(如三軸鉆攻中心由3個(gè)運動(dòng)軸和1個(gè)主軸構成)、部件類(lèi)型(如控制器、軸等)、機床生產(chǎn)廠(chǎng)家、機床生產(chǎn)日期等。
(2)參數數據 為了生產(chǎn)過(guò)程的有效控制,數控系統以參數的形式對機床運行的各種物理量進(jìn)行描述,這類(lèi)數據稱(chēng)為參數數據,包括NC參數、軸參數、通道參數及設備參數等。
(3)邏輯數據 數控機床通過(guò)PLC程序對各部件的運行邏輯進(jìn)行協(xié)調控制,包括CNC裝置的控制功能、準備功能、插補功能、進(jìn)給功能、補償功能、監視和診斷功能等,如當監視和診斷模塊發(fā)出特定報警時(shí),不允許機床執行正常加工操作;機床防護門(mén)處于“打開(kāi)”狀態(tài)時(shí),不允許執行運行操作。
(4)任務(wù)數據 數控機床通過(guò)G代碼描述加工任務(wù),G代碼一般由CAM系統生成,是現場(chǎng)操作人員對數控機床發(fā)出加工要求的主要載體,也是數控機床最主要的任務(wù)數據。
(5)狀態(tài)數據 狀態(tài)數據是零件數控加工的質(zhì)量、精度和效率優(yōu)劣直接或間接的定量描述。其既包含機床完成工作任務(wù)過(guò)程中數控系統內部反饋控制所獲得的海量電控數據,如主軸功率、主軸負載電流、進(jìn)給軸負載電流、跟蹤誤差和材料切除率等,也包括通過(guò)外部傳感器采集的物理和幾何數據,如切削力、溫度、振動(dòng)、空間誤差、熱變形和零件表面粗糙度等[1]。
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