数控机床热误差远程状态监控系统的研制

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数控机床是目前在金属切削领域使用广泛的一种加工装备。随着“中国制造2025”国家战略计划的提出和发展高档数控装备战略的部署,该类机床的网络化、数字化成为了工业技术发展的重要目标。数控机床各个部件位置温度变化不均匀所导致的部件热变形会使得机床上被加工工件与加工刀具之间产生位置的相对变化,这种变化会对机床的加工精度产生影响。统计数据显示,数控机床的总误差中由温度变化引起的热误差占比在40%-70%左右。因此,研究机床的热变形理论具有重要的意义。本文设计了一套通过数控机床内置接口和外置传感器,实时监控机床运行状态的远程监控系统。能够读取机床内部的加工参数以及机床外部的环境参数,实现多台机床连接上位机,在上位机对数据进行保存、处理和显示。并在此基础上对数控机床热误差自动建模,通过补偿系统反馈至数控机床进行热误差补偿。本文完成的工作如下:1.设计了一种带有温度、位移、振动、图像等传感器的机床外置监控设备,这是机床状态监控和热误差测量所需要使用的重要工具。创新性地使用NB-Io T模块作为设备的数据通信模块,使外置监控设备能够远离上位机位置,拓展了适用性。2.设计了基于FOCAS应用程序接口的机床内置状态采集程序,对其进行了软件设计,并通过此系统获取了机床的数据。3.采用C#语言编写了上位机状态监控显示界面并采用SQL Server数据库保存数据。将机床的控制功能、数据采集功能、数据库保存功能、下位机接收功能、自动建模补偿功能整合到一个程序中,使其作为机床热误差和状态数据的处理中心。4.对设计的机床热误差远程状态监控系统进行实际工作验证。结合试验情况证明了本系统能够稳定有效的采集机床的状态数据和热误差数据,并实现了数据的保存分析和自动热误差建模补偿功能,验证了该系统的可行性。为后续研究提供了有效的帮助。
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