麵向銑削參數實時優化的智能數控係統（tǒng）構建-數控機床市場網

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麵向銑削參數實時優化的智能數（shù）控係統構（gòu）建

2020-7-8 來源：哈爾濱工業大學機電工程學（xué）院（yuàn）作者：金鴻宇，付雲忠，富宏亞，韓振宇（yǔ）

摘要（yào）：智能數控機床是“工業 4.0”時代下（xià）智能化工廠的生（shēng）產終端設備，其網（wǎng）絡化、智能化（huà）以及協同製造技術的實現離不開高穩定性、高精度（dù）保持性的開放式智能數控係（xì）統。以實現銑削過程（chéng）中切削參數的實（shí）時優化為目標，在具有開放式模塊（kuài）化的數控係統平台上設計並開發（fā）了（le）可實現（xiàn）該功能的軟件模（mó）塊（kuài）。在（zài）數控係統的係（xì）統協（xié）調模塊中集成了智能控製（zhì）算法，該算法（fǎ）可根據切削過程中實時采（cǎi）集的切削力信號（hào）實時（shí）調整主軸轉（zhuǎn）速和進給速度，最終通過薄壁件切削試驗驗（yàn）證了智能數（shù）控係統功（gōng）能的有效性。

關鍵詞：智能數控機床；智能數控係（xì）統；實時優化；智能控製算法；傳感器

金鴻宇博士、助（zhù）理研究員，主要從事開放式（shì）智能數控係統、切削（xuē）過程（chéng）實時控製等研究。

以 SIEMENS 和 FANUC 為代表的商用數控係統在（zài）世界範圍內被廣泛使（shǐ）用。例如，DMG MORI 機床的操作係統主要的開發（fā）平台為 SIEMENS 數（shù）控係統。CELOS 除了具有傳統的數控（kòng）係統功能以外，還集成（chéng）了生產任務編排、訂單管理、CAD/CAM 和機床狀態監控等功能，它將企業上層 ERP 管理係（xì）統與（yǔ）底層加工任務（wù）有（yǒu）效地結合，形成了目前（qián）流行的閉環製造模式。雖然這種封閉式的專用數控係統具有結構簡單、技術成熟（shú）等特（tè）點，但由於其內部結（jié）構封閉，無法靈活（huó）地為用（yòng）戶定製所需的特（tè）殊（shū）功能。

要解決用戶需求和係統封閉之間（jiān）的矛（máo）盾，最根本的方法就是構建（jiàn）一種具（jù）有可（kě）移植、可擴（kuò）展、可重構、可伸縮（suō）特性的開（kāi）放（fàng）式智能數控係統。這類係統應具有模塊（kuài）化結構（gòu），並允許（xǔ）開發人員在相應模塊內集（jí）成（chéng）智能控製算法以實現用（yòng）戶的指定（dìng）要求（qiú）。在傳統的數控加工過程中，機床操作人員通常根據工藝人員指定的加工參數（shù），在數控代碼中輸入相應參數（shù）的值，並始終以設定的切削參數完成數控加工過（guò）程。但在現代智能加（jiā）工環境下，數控係統應具備在切削過程中（zhōng）根據（jù）傳感器采（cǎi）集的信息“感知”加工（gōng）過程，並對加（jiā）工過程參數進（jìn）行智能的在線調節，以提高工（gōng）件的加工質量和加工（gōng）效率。因此，各（gè）國學者目前的研究（jiū）重點集中於開發可集（jí）成智能加工功能的（de）開放式數控係統。

對開放式數控係統，許多高校和研（yán）究機構已經開展了較為深入的研究[1]。在國（guó）內，北京航空航天大學李伯虎等[2]在開放式架構數控係統上開發了麵（miàn）向服務的網絡化雲數控係統，在其構建的雲智造係統中，將業務管理、體係標準雲端化技術、雲安全技術和雲綜合服務技（jì）術進行了有效的結合，為數控係統的網（wǎng）絡化建（jiàn）立了理論與實踐基礎。南（nán）京航空航（háng）天（tiān）大學黃威然等[3]在開放式數控係統架構上建立了基於實時以太網的（de）網絡化（huà）數（shù）控係統，該係統具有即時（shí）信息控（kòng）製機製，可實現時鍾同步精度的提高。此外，華中科技大學、天津大學、清華大學（xué）、山東大學和（hé）哈爾（ěr）濱工業（yè）大學等高校的學者們也對開放式數控係統進行了研究[4-8]。

在“工（gōng）業 4.0”時代下，大多數科研人員關注的是如何實現基於物聯網、大數據、雲計算的網（wǎng）絡協同製造技術和係統，而對於加工過程智能化控製以及（jí）智能終端設備的關注則較少。例如，現階段的數控機床（如DMG MORI）已實現在其關鍵（jiàn）位置（zhì）配置先進傳感（gǎn）器來監測各關鍵零部件（jiàn）的運行狀（zhuàng）態。這些傳感器采集的信息會以相應的數據結構形式傳送至數控係（xì）統，而數控係統會對采（cǎi）集的信（xìn）號進行處理，當出現異（yì）常信號時會（huì）實施報（bào）警等功能。但對於（yú）加工（gōng）過程智能化控製（zhì）來說，未來的數控係統除了具備信號采集和處理功能以外，還應該集成智能（néng）控製算法，並（bìng）根據采集的有效信息做出判斷（duàn）和決策實現在切削過程中對切削參數實時優化（huà）[9-10]。本文主要的研究內容是（shì）在開放式數（shù）控係統（tǒng）中集成相應控製算法（fǎ），構建具有銑（xǐ）削參數實時優化的智能數控係統。

智能數控係統軟件功能模塊設計

本文所構建（jiàn）的智能數控係統（tǒng）的開發平台為 VisualStudio[11]，以 C++語言為開發（fā）工具，運行於 Windows操作係統。在之前研究的基礎上，本文將（jiāng）智能控製功能以子模（mó）塊的（de）形式在係統模塊中集成，並實現（xiàn）係統功能與智能控製功能的協調運行。以係統模塊功能劃分的智能數（shù）控係（xì）統（tǒng）的結（jié）構如圖 1 所（suǒ）示（shì）。

圖1 智（zhì）能數控係（xì）統模塊結構

智能數控係統的軟件（jiàn）模塊按任務處理的實時性可劃分為非實時空間模塊和實時空間模塊。非實時空間模塊與實（shí）時空間模塊間的數據（jù）交互以共享內存方式實（shí）現。智能數控係（xì）統的共享內存區域包括任（rèn）務隊列（liè）、開關量、實時狀態信息和參（cān）數優化（huà）結果 4部分。任務隊列是由代碼（mǎ）解釋模塊和任務（wù）生成模塊將（jiāng）加工代碼翻譯並（bìng）建立的數據鏈（liàn）表組成，鏈表中包含機床各運動軸的運行位置信息。當自動加工任（rèn）務執行後，係統協調模塊會根據設定的定時器周期循環讀取各行位置信息，直到加工過程結束。數控（kòng）係統（tǒng）硬件的開關量（liàng）信息（包括主軸（zhóu）狀態、倍率（lǜ）、限位等）可被係統協調模塊讀取並在人機界（jiè）麵中顯示。數控係統啟動時會在（zài）共享內存（cún）中為各個（gè）開關量指定地址，係（xì）統內各模塊則在相應線程中定時檢查（chá）地址的狀態，實現設備狀態反饋和手動指（zhǐ）令傳輸。實時狀態（tài）信息主要包括主（zhǔ）軸轉速、進給速度、切削力等用於描述切削過（guò）程狀態的信息，係統協調模塊將實時采集的狀態信息寫入共享內存供人機界（jiè）麵讀取顯示，也可將這些信息（xī）以文件形式寫入（rù）代碼解釋模塊供切削過程分析使用。參數優化結果信息是指係統在切削（xuē）過程實時控製後獲得的機床切削（xuē）參數信（xìn）息（xī）。係統協調模塊可（kě）將該信息存儲至（zhì）代碼解釋模塊，實現切（qiē）削參數（shù）的在線優化功能。

本文構建的智能數控係統由以下（xià） 6 個（gè）功能模塊組成：

（1）人（rén）機界麵模塊：共包含 4 個子模塊，分別為指令輸入子模塊（kuài）、文件傳輸子模塊、信息交換子模塊和界麵顯示子模塊。指令輸入子模塊（kuài）負（fù）責監控數控係統界麵上的功能按鈕及其（qí）他輸入控件，根據操作者輸入的指令執行相應（yīng）的功能。在手動（dòng）操作模式下，可通過該子（zǐ）模塊向共（gòng）享內存（cún）發送指（zhǐ）令，係統協調模塊讀取相應的令後即可完成對機床設備的控製。文件傳輸子模塊可為操作者提供加工文件打開（kāi）、保存路徑設（shè）置等人機接（jiē）口，並能在係統界麵中（zhōng）顯示（shì）加工（gōng）代碼解釋過程中出現的錯誤信息，為操作者修改加工代碼提供（gòng）方便。信息交複位暫停等開關量任務，同時可讀取（qǔ）機床（chuáng）上的輸入輸出信號。信息交換換子（zǐ）模塊可實現非實時空間和實時空間的數據交換，並可讀（dú）取實時空間模塊存入共享內存的加工過程信息（包（bāo）括（kuò）主軸轉速、進給速度（dù）、刀具坐標位置、倍率及開關（guān）狀態（tài）等），通過（guò）界（jiè）麵顯示（shì）子模塊在數（shù）控係統人機界麵中顯示（shì）。

（2）係統協調模（mó）塊：在數控係統（tǒng）中負責協調管理軟件內（nèi）核的運行，數控係統實時空間的主進（jìn）程（chéng）。當啟動數（shù）控係統後，係統協調模塊內主進程即被加載，首先完成係統環（huán）境設置、共享內存、進程間通信通道及（jí）動態鏈接庫的初（chū）始化工作，隨後設置係統實時空間內不同線程的（de）運行時鍾周期，啟動各功（gōng）能（néng）模塊對應的線程。係統協調模塊通過協調各模塊間的信（xìn）息交互以支撐（chēng）整個數控係統的運行（háng），其負責的核心功（gōng）能包括 PLC 控製、運動控（kòng）製、數據采集、狀（zhuàng）態監測等。該模塊通（tōng）過互斥對（duì）象和事件等多線程同步機製（zhì）對（duì）數控係（xì）統中的各線程（chéng）進行協調與管（guǎn）理（lǐ）。由於（yú）數控係統的執行狀態（tài）包括空閑、手動、自動、停止等多個狀態，故可采取有限狀態機（Finite-State Machine, FSM）方式根據輸入係統的指令（lìng）和（hé）信息切換不同（tóng）的運行狀態，執行對應的係統加工任務[11]。係統協調模塊包含 4 個子模塊，分別為智能控製子模塊、PLC管理子模塊、信息（xī）交（jiāo）換子模塊和運行模式（shì）子模塊，且每一模塊均對應一個實時線程，其中智（zhì）能控製子模塊是本文構建的智能數控係統的核心。由於在該子模塊中集成了（le）模糊控製算法，故係統在循環運行該線程時可對采集的切削力進行處理，同時將輸（shū）出的主軸轉速調整值賦給機（jī）床實際主（zhǔ）軸轉速全局（jú）變（biàn）量。而係統插補模塊在每次（cì）進行插補計算時均對該變量進行檢測，並通過設備通信（xìn）模塊將更新的主軸轉速值傳送至機（jī）床伺服（fú）驅動係統（tǒng），實現對機床主軸轉速的實時（shí）調整（zhěng）及智能控製。PLC 管理子模塊主要負責處理主軸（zhóu）控製、刀具切（qiē）換、複位暫停等開關量任務（wù），同時可讀（dú）取床上的輸入輸出信號。信息交換子模塊則以固定的周期向共享內（nèi）存中寫入與人機界麵的相（xiàng）應（yīng）模（mó）塊進行數據（jù）交互。運行模（mó）式子模塊中（zhōng）包含自動（dòng）運行模式線程和手動運行模式線程。

（3）代碼解釋模塊：主要（yào）功（gōng）能是解釋加工代碼文件、生（shēng）成刀具軌跡。該模塊的解釋功能（néng）被封裝為動態鏈接庫，當需（xū）要解釋加工代碼時係統則調用此模塊的（de）功能。代碼解釋模塊分為（wéi） 3 個（gè）子（zǐ）模塊，分別為錯誤檢查子模塊、刀具軌跡生成子模塊和信息（xī）處理（lǐ）子模塊。錯誤檢查子（zǐ）模塊負責對讀入的（de）加工代碼文件的所有代碼行進行語法檢查，解析代碼中存在的（de）各種語法錯誤，當檢測到代碼中（zhōng）的錯（cuò）誤時（shí），係統（tǒng）會保存（cún）當前錯誤信息（xī）並在人機（jī）界麵中顯示；若所有代碼行（háng）均不存在錯（cuò）誤時，係統則通過刀具軌跡生成子（zǐ）模塊將加工代碼轉化為加工（gōng）運動段信息。信息處（chù）理子模塊（kuài）的功能是讀取共享內存中的切削力檢測信息以及（jí）實（shí）時更新（xīn）的主軸轉速等切削參數信息，並將優化後的切削參數（shù）以文件形式輸出。在後續加工過程中（zhōng），係統可將優化後的切削參數覆蓋初始設置的切削參數，實（shí）現（xiàn）切削過程的參數在（zài）線優化功能。

（4）任務生成模塊：主要功能是將代碼解釋模塊中的加工運動段以鏈（liàn）表形式傳送至共享內（nèi）存的任務列（liè）表中，係統調節模塊通過順序執行（háng）各（gè）行任務實現自動加工過程。該（gāi）模塊的功能同樣被封裝為動態（tài）鏈接（jiē）庫，當代碼解釋功（gōng）能完成（chéng）後即調用此功能實現加（jiā）工代碼的（de）傳送。任務生成模塊分為 4 個子模塊，分別為環境設置（zhì）子模塊、序列生成子（zǐ）模塊、速度（dù）規劃子模塊和任務傳送子模塊。環境設置子（zǐ）模塊用（yòng）於基本加工環境的設置，通常包括坐標係設置、進給模式設（shè）置（zhì）、工作平麵設置、速度信息及開關狀態設置等。序列生成子模塊是任務生成模塊的核心，對於不同模式下（xià）的進給運動都有屬於各自的運動段序列生成函數，係統會根據加工代碼的譯碼結果調用相（xiàng）應的函數完成進（jìn）給模式的分配（pèi）。當各運動段的位置信息（xī）及進給模式設置完成後，係統則通過速度（dù）規劃子模塊處理兩（liǎng）個相（xiàng）鄰運動（dòng）段間的速（sù）度過（guò）渡策略。任務傳送包括靜態和動態兩種方（fāng）式：靜態方式指的是任務生成模塊將全部運動段一次性寫入共享內存，然後由係統協調模塊執行；而動態方式則（zé）是指運動段（duàn）的傳送過程與執行過程同步進行。為了保證數控係（xì）統的實時性，避免任務生成（chéng）錯（cuò）誤導致的緩衝區下溢現象，本文（wén）采用靜（jìng）態方式傳輸運動段，並（bìng）在執行過程中動態修改任務列表，實現對切削參數的實時調整與控（kòng）製。

（5）係統插補模塊（kuài）：主要負責數控係統插補運（yùn）算、加（jiā）減速計算等任務。該模（mó）塊可將任（rèn）務生（shēng）成模塊（kuài）傳送的運動段轉化為以（yǐ）插補周期為間隔的一係列插補點，並通過有限（xiàn）狀態機技術管（guǎn）理這些插補點的執行。插補（bǔ）計算屬於實時任務，其定（dìng）時器周期與任務協調模塊中自動運行線程的周期相同。在執行每（měi）條（tiáo）運動段指令時，自動運行線（xiàn）程（chéng）都會調（diào）用插補模塊的實時動態鏈接（jiē）庫來實現運動控製（zhì）。係統插補模塊包含 3 個子模塊，分別（bié）為狀態管理子模（mó）塊、速度計算子模塊和位置計算子模（mó）塊。狀態管理子模塊（kuài）主要用（yòng）於檢查當前（qián）的係統狀態。在插（chā）補過程（chéng）中，係統（tǒng）的狀態會（huì）在空閑、手動、自（zì）動、停止、手（shǒu）輪控製5 種狀態間切換，該子（zǐ）模塊在每個插補周期內都會通過有限（xiàn）狀態機技（jì）術執行屬於當前狀態的任務。對（duì）於每一個運動段而（ér）言，都可以分為加速階段、勻速階段（duàn）和減速階段，速度計算子（zǐ）模塊會根據（jù）到運動段結束的距離和（hé）當前（qián）的實際速度確定下（xià）一周期的（de）進給速度（dù）。位置計算子模塊則會根據當前插補周期內的進給速度、進給方向（xiàng）和當前插補點來計算下（xià）一插補周期各運動軸的進給量。

（6）設備通信模塊：其功能是建立機床硬件設（shè）備與數控係統軟件內核（hé）間的聯係，通過設備（bèi）接口可讀取（qǔ）機床及傳感器等檢測設備（bèi）的信息，或向機床發送控（kòng）製信號。設備通信模塊（kuài）包括 3 個子模塊，分別為軸控製子模塊（kuài）、I/O 控製子（zǐ）模塊和（hé）外設通信子（zǐ）模塊。軸控（kòng）製（zhì）子模塊的任務是將運動控（kòng）製指（zhǐ）令通過工業控製（zhì）總線及其（qí）通信協議發送（sòng）至機（jī）床伺服驅動係統。常用（yòng）的總線及通信協議包括 SERCOS、MACRO、Powerlink 和Fire Wire 等[11]，本文采（cǎi）用 SERCOS總線實現軟件內核與伺服驅動係統間的通信。I/O 控（kòng）製子模塊通過SERCOS 總線與伺服驅動係統中的I/O 模塊連接，負責處理（lǐ）模擬信號與數字信號的輸入輸出。外設（shè）通信子（zǐ）模（mó）塊負責與機床（chuáng）外部的附屬（shǔ）設備（bèi）通信，在本文構建的（de）智能數控係統中主要負責（zé）讀取數據采集設備中的（de）切削力信號。

控製算（suàn）法在數控係統中的運行原理

首先以變主軸轉速功能的實現為（wéi）例進行說明。為實現在切削過程中根（gēn）據檢測的切削力實時調整主（zhǔ）軸（zhóu）轉速，需將（jiāng）模糊控製算法集成至（zhì）數控係統，並（bìng）保證與係統內其他線程協調運行。由於切削力信號采集與主軸轉速調整均屬於實時任務，故相（xiàng）應功（gōng）能的集成與實（shí）現應在智能數控係統的實時空間內完成。

本文將模糊控製算法集成至智能數控係統的係統（tǒng）協調模塊中，並保（bǎo）證算法執行過程與該模塊（kuài）中的加工任務自動運行過程同步協調執行（háng）。在數控係統中，參與智（zhì）能（néng）控製的模塊有係統協調模塊、係統插補模塊和設備通（tōng）信模（mó）塊（kuài）。

表1 智能數控（kòng）係統自（zì）動運行相關函數（shù）功能

表 1 所示為與自動運行過程及主軸轉速調整過程有關的部（bù）分函數及其（qí）功（gōng）能。智能數（shù）控係統的變主軸轉速功能實現流程具（jù）體如下：當數（shù）控係統自動運行過程開始（shǐ）後（hòu），係統首先進行初始化任務，為（wéi）各功（gōng）能線程設置定時器周期。初始化（huà）完成後，“Timer Handle_process”線程（自動運行線程）和“Spindlespeed_process” 線程（chéng）（主軸（zhóu）轉（zhuǎn）速實時調整線程（chéng））在係統協調模塊中以設定的周期循環執行。在“Timer Handle_process”線程中，係統首先執行“update FSM”函數中的“get FSMstate”函數來檢測當前有限狀態機（jī）所處的狀態。當（dāng）係統在執行（háng）數控代碼的（de）過程中，有限（xiàn）狀態機的狀態始終為“自動運（yùn）行（háng）”狀態，隨即調用“traversing Action”函數（shù）執行自動運行（háng）過程。此時（shí）自動運行過程執（zhí）行的函數已轉（zhuǎn）移到係統插補模塊中，通過調（diào）用（yòng）“calc Next Increment”來計算下一插補點的位置與速度信息（xī）。而在（zài）係統協調模塊的另一線程“imer Cut Force_ process”中，係統（tǒng）首先將采集的（de）切（qiē）削力信號進行（háng）處理並以（yǐ）文件形式輸出，隨後將經過主軸旋轉周期平均處理後（hòu）的切削力賦值於（yú）模糊控製算法（fǎ）中的實際切（qiē）削力 F。經過函（hán）數“Fuzzy_Control”中的模糊控（kòng）製算（suàn）法處理後，輸出主軸轉速的調整量，將更新的主軸轉速賦給全局變量“spindle Speed”。賦值完成後，該線程的最後一個函數“Update Command Spindle”被調用，將（jiāng）主軸（zhóu）轉速的值（zhí）進行更新。至此，下一插補點的位置、速度信息以及更新後的主（zhǔ）軸（zhóu）轉速都（dōu）已被確定，係（xì）統通過調用軸控製（zhì）子（zǐ）模（mó）塊中的 “Update Command”函數將上述運動控製信息更新，最（zuì）終通過調用 “Trigger_Lifecounter”函數（shù）將這些信息以 SERCOS 協議傳送至機床伺服驅動係統（tǒng），進而驅動機（jī）床各運動軸電機與主軸電機完成插補過程以及主軸轉速的實時調整。為保證自動運行線程和切削力采集處理線程在係統協調模塊中（zhōng）協調運行，兩線程的優先級設置為（wéi）相同等級。

本文構（gòu）建的智能數控係統除了可以在切削過程中實時調節主軸轉速外（wài），還集成了進給（gěi）速度的實時優化功（gōng）能模塊，實現了主軸（zhóu）轉速和進給（gěi）速度的綜（zōng）合實（shí）時優化[12]。與（yǔ）單獨調整主軸轉速相同，本文在係統協（xié）調模塊中分別以獨立的線程運行變主軸轉速控製策略與進給速度實時優化（huà）策略。參數綜合（hé）調（diào）節功能在智能數控係統內的運行流程如圖 2 所（suǒ）示。

圖2 切削參數（shù）綜合調節功能執行過程

加工（gōng）程序開（kāi）始運行（háng）後，插補計算過程、模糊控製算法和進給速度優化策略分別（bié）以獨立線程的形式在智能（néng）數控係統中循（xún）環（huán）執行。在進給速度優化線程中，係統處（chù）理對變（biàn）形影響（xiǎng）較大的 Y 軸（zhóu）方向切削力，結合進給（gěi）速度優化策略實時調整機床的進給速度。智能數控係統插補周期為 2.5ms，主軸轉速和（hé）進給速度的調整周期分別設置為 0.6s 和0.1s。由於智能數（shù）控係統的變主軸轉速和（hé）變進給（gěi）速度功能是通過更新函數“Update Command Spindl”和“Update Command Feedrate”中的倍率參數變量“m_d Spindle Override”和“m_d Feedrate Override”實現，被調整後的機床主軸轉速和進（jìn）給速度（dù）數值（zhí）（以倍率參數（shù）與（yǔ）速（sù）度設定值之積表示）直接通過（guò）“Update Command”和“Trigger_Lifecounter”函數傳送至機床（chuáng）伺（sì）服驅動係統（tǒng），實現相應（yīng）速（sù）度的改變；而插（chā）補計算過程（chéng）中的主軸轉速和進給速度設（shè）定值則不（bú）受影響，保證了係統插補線程（chéng）與各功能線程的協調運行。

智能數控係統（tǒng）功能（néng）驗證為了驗證智能數控係統具備實時調（diào）節主軸轉速和進給速度的功能，本文結（jié）合相應（yīng）的控製算法和策（cè）略[13]，選擇了（le）具有小曲率曲麵的鋁合金薄壁試件進行了兩組切削試驗，加工過程如圖 3 所示。軸向切深15mm，徑向切削 0.5mm，初始進給速度 200mm/min，兩組試驗的初（chū）始主軸轉速為 1000r/min 和 1600r/min。此外，根據數控係（xì）統在試驗過程中采集的切削力信號、主軸（zhóu）轉速和進給速度的實時優化情（qíng）況如圖 4 所示。

圖3 驗（yàn）證試驗加工過（guò）程

圖4 切削（xuē）參數實時優化結果（guǒ）

在第一組試驗中（zhōng），係統隻實施進給速度優化功（gōng）能（néng）。由於加工開始階段檢測的切削（xuē）力數值低於最優切削力，故係統按照製定的優化策略將進給速（sù）度逐漸調整至 220mm/min，以提高加工效率。第二組試驗中，切削力在 4.9s 時刻（kè）突然（rán）增大，智能數控係統根據測得的切削力數（shù）值和模糊控製算法將主軸轉速調至 2200r/min，同時進給速度受（shòu）到切削力增大的（de）影響被逐漸下（xià）調至 182mm/min。主軸轉速調整結束後，切削過程恢複穩定，進給速度逐漸（jiàn）達到（dào）平衡狀態。從上述試驗結果可以看出，本文構（gòu）建的智能數控係（xì）統具備在切削過程中實現銑削參數實時優化的功能，為智能加工技術奠定了理論與實踐基礎。

結論

對於切削參（cān）數優化，目前大多采用的是離線方式。本文（wén）在開放式模塊化數（shù）控（kòng）係統平（píng）台（tái）上，設計並開發了智能控製模塊，並將該模塊集成至數控係統的係統（tǒng）協調模塊中（zhōng），保證了智能控製功能與係統插補等功能的協調執行（háng）。集成了智能控製功能的數控係統根據銑削過程（chéng）中采集的切削力信號和智能控（kòng）製算法實時調整主軸轉速和進給速度，使銑削參數始終保持最優狀態。最終通過薄壁件（jiàn）側銑試驗驗證了係（xì）統功能的有效性。在“中國製造 2025” 和《“十三五”國家科技創新規劃》的指導下，當前需要大力發展智能（néng）數控機床及智能數控係統等高檔智能裝備，並（bìng）且自（zì）主核心技術應占有顯著比重。

而開放式可（kě）重構的數控係統（tǒng）是開發智能數控（kòng）係統的基礎，本文構建的係統已實現集成測（cè）力儀等傳感器和智能控（kòng）製算法對切削過程進行實（shí）時監測和（hé）控（kòng）製。在未來的研（yán）究中，會側重於在機床關鍵零部件位置布置不同（tóng）功能的傳感器，通過多傳感器信息融合技（jì）術結合智能控製算法實（shí）現機床工作狀態和加工狀態的綜（zōng）合智能監控。同時，將狀態監（jiān）測信息借助網（wǎng）絡平台傳送至機床綜（zōng）合操（cāo）作係統，實現工（gōng）廠範圍內的新型智能加工（gōng）模式。

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