一种基于模糊控制算法的数控车削加工系统的制作方法

本发明涉及数控车削加工，更具体地说，涉及一种基于模糊控制算法的数控车削加工系统。

背景技术：

1、数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，通过数控装置发出各种控制信号，控制车床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将金属零件加工出来，数控车床具有精度高、刚性大、生产率高、加工质量稳定等优点。

2、在传统的数控车削加工系统中，加工参数主要通过工艺编程进行手工设定，这种依靠经验和查阅手册获取的切削参数进行加工的方式效率低，难以在保证加工精度的条件下充分发挥机床的性能，一旦参数选择不当，还可能造成崩刀等事故。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于模糊控制算法的数控车削加工系统，本方案通过车削加工机构进行切削实验，同时辅以监测清理机构利用智能摄像头对实验过程进行实时监测和摄取，并对其进行清理，减少铁屑的干扰，保持镜头的洁净，保证监测摄取的清晰性，便于后续的分析，并且配合智能车削系统建立了常用材料车削加工参数优选知识库，并结合材料成分光谱在线分析技术、开发了基于模糊控制算法的切削参数自动选择与自适应调整技术，实现了车削加工过程中材料种类、切削速度、背吃刀量与进给速度等加工参数的自动匹配与调整。

3、2.技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

5、一种基于模糊控制算法的数控车削加工系统，包括车床本体，所述车床本体的外端安装有控制终端，所述车床本体的内部设有车削加工机构，所述车削加工机构的外端设有监测清理机构，所述控制终端的内部设有智能车削系统，且智能车削系统分别与车削加工机构和监测清理机构相连接，本方案通过车削加工机构进行切削实验，同时辅以监测清理机构利用智能摄像头对实验过程进行实时监测和摄取，并对其进行清理，减少铁屑的干扰，保持镜头的洁净，保证监测摄取的清晰性，便于后续的分析，并且配合智能车削系统建立了常用材料车削加工参数优选知识库，并结合材料成分光谱在线分析技术、开发了基于模糊控制算法的切削参数自动选择与自适应调整技术，实现了车削加工过程中材料种类、切削速度、背吃刀量与进给速度等加工参数的自动匹配与调整。

6、进一步的，所述车削加工机构包括安装在车床本体内壁上的调节气缸，所述车床本体内壁和调节气缸的输出端均安装有液压卡盘，所述车床本体的内部安装有驱动滑轨座，所述驱动滑轨座上套设有滑动块，且滑动块与其滑动连接，所述滑动块的下端固定连接有梯形通框，且其与滑动块之间安装有驱动电机，所述梯形通框的下端转动连接有转轴，且其与驱动电机的输出端固定连接，所述梯形通框的下端通过斜板安装有车削装置，且转轴与其转动连接，车削加工机构通过调节气缸根据金属零件的长度调节两个液压卡盘之间的距离，使两个液压卡盘对其进行稳定夹持，不易发生偏移，方便车削装置对其进行车削加工，且驱动滑轨座通过滑动块带动车削装置进行水平运动，实现带动多位加工，增强加工效果。

7、进一步的，所述监测清理机构包括安装在车削装置下端上的智能摄像头，所述车削装置的下端固定连接有防护罩，且智能摄像头位于其内部，所述防护罩的表面设有耐高温层，且防护罩为透明设置，监测清理机构通过智能摄像头全程摄取车削装置对金属零件的车削加工过程，并传输到控制终端上，便于后续的分析，且透明设置的防护罩对飞溅的铁屑进行阻挡，避免其对智能摄像头的镜头造成影响，耐高温层增强防护罩的耐高温性能，使其不易发生损坏。

8、进一步的，所述监测清理机构还包括球形灯，所述梯形通框的下端开凿有半球凹槽，且球形灯与其内壁转动连接，所述转轴的左端固定连接有拨动粗糙垫，且其与球形灯相接触，所述梯形通框的下端固定连接有l形管，且l形管的右端固定连接有多个均匀分布的记忆连接线，所述记忆连接线的外端套接有磁性套，所述l形管的右端开凿有安装口，且安装口的内部转动连接有活动板，且磁性套与其之间固定连接有拉动带，所述l形管的内部设有挤压板，且挤压板与活动板之间通过矩形块转动连接有l形连杆，所述l形管的右端内壁固定连接有透气板，监测清理机构借助驱动电机通过转轴带动拨动粗糙垫转动，使其在转动过程中不断拨动球形灯，使其上下两端进行反复位置变化，促使其处于亮暗变化，而在球形灯亮光下，记忆连接线受到光照进行形变弯曲，带动磁性套弯曲靠近防护罩，增大其对防护罩表面沾附的铁屑的吸引力，且记忆连接线弯曲通过拉动带拉动活动板向右展开，使其通过l形连杆拉动挤压板挤压l形管内空气喷出，吹向防护罩的表面，吹走其表面残留的铁屑，进一步增强铁屑的清理效果，减少铁屑的干扰，保持镜头的洁净，保证监测摄取的清晰性。

9、进一步的，所述记忆连接线采用光致型形状记忆高分子材料制成，所述记忆连接线的初始状态为笔直状态，所述记忆连接线与球形灯的灯光相匹配，所述磁性套采用磁铁材料制成，通过使用光致型形状记忆高分子材料制成的记忆连接线具有记忆效应，在球形灯的光照作用下，发生形变，而在光照消失后，又恢复至初始状态。

10、进一步的，所述挤压板的左右两端均开凿有球形槽，且球形槽的内部转动连接有滚珠，所述滚珠的外端与l形管的内壁相接触，所述透气板采用高分子透气材料制成，通过滚珠的设置，使挤压板的运动更加顺畅便捷，且使用高分子透气材料制成的透气板具有透气功能，同时阻挡铁屑进入到l形管内。

11、进一步的，所述智能车削系统的内部设有第一模型模块和切削实验模块，且切削实验模块与车削加工机构相连接，所述切削实验模块与第一模型模块之间设有模拟分析模块，所述模拟分析模块与第一模型模块之间设有第二模型模块，所述智能车削系统的内部设有算法解析模块，所述算法解析模块与第二模型模块之间设有加工参数优选知识库，所述加工参数优选知识库与算法解析模块之间设有参数调整模块，智能车削系统采用模拟分析与实验相结合的方法分析了材料种类与车削加工工艺参数对车削力的影响规律，并采用多元线性回归分析法，构建了常见材料加工的“切削参数-切削力”的数学模型，进行切削实验，采集主轴电流与切削力的对应关系建立“切削力--主轴电流”模型，并利用实验数据结合“切削参数-切削力”模型求解获得了“切削参数-主轴电流”模型；基于常见材料的“切削参数-主轴电流模型”与模糊控制算法，确定了加工工艺参数选择策略，开发了加工参数优选知识库506；并以主轴电流误差和误差变化率作为输入变量，进给速度调整量作为输出变量建立“自然语言”的模糊规则，确定进给参数动态自适应调整方法。

12、进一步的，所述智能车削系统和智能摄像头之间设有图像传输模块，且图像传输模块与模拟分析模块相连接，智能摄像头摄取的图像信息经过图像传输模块传输到智能车削系统内，使得模拟分析模块在结合实验数据分析过程中得到异常数据时，根据全程车削加工图像信息找寻出缘由，便于后续的分析，增强分析效果。

13、进一步的，所述第一模型模块为切削参数-切削力模型，所述第二模型模块切削参数-主轴电流模型，所述算法解析模块的解析基于模糊控制算法，通过第一模型模块和第二模型模块的数学模型，结合模糊控制算法，实现在系统化理论知识和实验应用背景的支持下，达到切削参数自动选择与自适应调整。

14、3.有益效果

15、相比于现有技术，本发明的优点在于：

16、(1)本方案通过车削加工机构进行切削实验，同时辅以监测清理机构利用智能摄像头对实验过程进行实时监测和摄取，并对其进行清理，减少铁屑的干扰，保持镜头的洁净，保证监测摄取的清晰性，便于后续的分析，并且配合智能车削系统建立了常用材料车削加工参数优选知识库，并结合材料成分光谱在线分析技术、开发了基于模糊控制算法的切削参数自动选择与自适应调整技术，实现了车削加工过程中材料种类、切削速度、背吃刀量与进给速度等加工参数的自动匹配与调整。

17、(2)车削加工机构包括安装在车床本体内壁上的调节气缸，车床本体内壁和调节气缸的输出端均安装有液压卡盘，车床本体的内部安装有驱动滑轨座，驱动滑轨座上套设有滑动块，且滑动块与其滑动连接，滑动块的下端固定连接有梯形通框，且其与滑动块之间安装有驱动电机，梯形通框的下端转动连接有转轴，且其与驱动电机的输出端固定连接，梯形通框的下端通过斜板安装有车削装置，且转轴与其转动连接，车削加工机构通过调节气缸根据金属零件的长度调节两个液压卡盘之间的距离，使两个液压卡盘对其进行稳定夹持，不易发生偏移，方便车削装置对其进行车削加工，且驱动滑轨座通过滑动块带动车削装置进行水平运动，实现带动多位加工，增强加工效果。

18、(3)监测清理机构包括安装在车削装置下端上的智能摄像头，车削装置的下端固定连接有防护罩，且智能摄像头位于其内部，防护罩的表面设有耐高温层，且防护罩为透明设置，监测清理机构通过智能摄像头全程摄取车削装置对金属零件的车削加工过程，并传输到控制终端上，便于后续的分析，且透明设置的防护罩对飞溅的铁屑进行阻挡，避免其对智能摄像头的镜头造成影响，耐高温层增强防护罩的耐高温性能，使其不易发生损坏。

19、(4)监测清理机构还包括球形灯，梯形通框的下端开凿有半球凹槽，且球形灯与其内壁转动连接，转轴的左端固定连接有拨动粗糙垫，且其与球形灯相接触，梯形通框的下端固定连接有l形管，且l形管的右端固定连接有多个均匀分布的记忆连接线，记忆连接线的外端套接有磁性套，l形管的右端开凿有安装口，且安装口的内部转动连接有活动板，且磁性套与其之间固定连接有拉动带，l形管的内部设有挤压板，且挤压板与活动板之间通过矩形块转动连接有l形连杆，l形管的右端内壁固定连接有透气板，监测清理机构借助驱动电机通过转轴带动拨动粗糙垫转动，使其在转动过程中不断拨动球形灯，使其上下两端进行反复位置变化，促使其处于亮暗变化，而在球形灯亮光下，记忆连接线受到光照进行形变弯曲，带动磁性套弯曲靠近防护罩，增大其对防护罩表面沾附的铁屑的吸引力，且记忆连接线弯曲通过拉动带拉动活动板向右展开，使其通过l形连杆拉动挤压板挤压l形管内空气喷出，吹向防护罩的表面，吹走其表面残留的铁屑，进一步增强铁屑的清理效果，减少铁屑的干扰，保持镜头的洁净，保证监测摄取的清晰性。

20、(5)记忆连接线采用光致型形状记忆高分子材料制成，记忆连接线的初始状态为笔直状态，记忆连接线与球形灯的灯光相匹配，磁性套采用磁铁材料制成，通过使用光致型形状记忆高分子材料制成的记忆连接线具有记忆效应，在球形灯的光照作用下，发生形变，而在光照消失后，又恢复至初始状态。

21、(6)挤压板的左右两端均开凿有球形槽，且球形槽的内部转动连接有滚珠，滚珠的外端与l形管的内壁相接触，透气板采用高分子透气材料制成，通过滚珠的设置，使挤压板的运动更加顺畅便捷，且使用高分子透气材料制成的透气板具有透气功能，同时阻挡铁屑进入到l形管内。

22、(7)智能车削系统的内部设有第一模型模块和切削实验模块，且切削实验模块与车削加工机构相连接，切削实验模块与第一模型模块之间设有模拟分析模块，模拟分析模块与第一模型模块之间设有第二模型模块，智能车削系统的内部设有算法解析模块，算法解析模块与第二模型模块之间设有加工参数优选知识库，加工参数优选知识库与算法解析模块之间设有参数调整模块，智能车削系统采用模拟分析与实验相结合的方法分析了材料种类与车削加工工艺参数对车削力的影响规律，并采用多元线性回归分析法，构建了常见材料加工的“切削参数-切削力”的数学模型，进行切削实验，采集主轴电流与切削力的对应关系建立“切削力--主轴电流”模型，并利用实验数据结合“切削参数-切削力”模型求解获得了“切削参数-主轴电流”模型；基于常见材料的“切削参数-主轴电流模型”与模糊控制算法，确定了加工工艺参数选择策略，开发了加工参数优选知识库506；并以主轴电流误差和误差变化率作为输入变量，进给速度调整量作为输出变量建立“自然语言”的模糊规则，确定进给参数动态自适应调整方法。

23、(8)智能车削系统和智能摄像头之间设有图像传输模块，且图像传输模块与模拟分析模块相连接，智能摄像头摄取的图像信息经过图像传输模块传输到智能车削系统内，使得模拟分析模块在结合实验数据分析过程中得到异常数据时，根据全程车削加工图像信息找寻出缘由，便于后续的分析，增强分析效果。

24、(9)第一模型模块为切削参数-切削力模型，第二模型模块切削参数-主轴电流模型，算法解析模块的解析基于模糊控制算法，通过第一模型模块和第二模型模块的数学模型，结合模糊控制算法，实现在系统化理论知识和实验应用背景的支持下，达到切削参数自动选择与自适应调整。