用于控制颤振的系统及方法_2

文档序号:9786755阅读:来源:国知局
(或者候选器具速度设置)。
[0029] 在一个实施例中,无颤振主轴速度计算基于稳定叶瓣判断方法(图4示出示例性稳 定叶瓣图)。然而,应该注意,可以使用各种不同方法来进行计算,并且这些实施例不局限于 任何特定计算方法。各种颤振降低方法包括稳定叶瓣方法、时域数值建模方法、对器具动力 学进行建模的分析方法等。
[0030] 用于无颤振主轴速度计算的示例性方法包括使用等式(1)。
[0033] nstabie spee3d每一叶瓣的稳定(无颤振)速度,单位为每分钟转数(rpm)
[0034] f chatter 颤振频率,单位为赫兹(HZ )
[0035] Nflutes 器具槽总数
[0036] i 叶瓣数量_1,2,3,等。
[0037] 叶瓣数量对应于根据基础速度和观测速度的比所获得的整数。对于最大速度,叶 瓣数量最小。对于最小速度,叶瓣数量最大。叶瓣数量等式(2)如下:
[0039]使用等式(3)如下计算基础速度:
[00411在步骤210,将来自步骤207的速度和颤动数据存储在一个以上的数据库中。在诸 如步骤211等的其他步骤中,可以根据需要提取速度和颤动数据。在有些实施例中,一个以 上的数据库还可以被配置成存储来自一个以上的不同的,例如涉及不同工件但是涉及相同 刀具的以往加工操作的速度和颤动数据。可以将来自一个以上不同的以往加工操作的所有 速度和颤动数据或其子集存储在一个以上的数据库中。可以基于与最低颤动水平相关联的 一个以上的速度,选择速度和颤动数据的子集。
[0042]在步骤211,生成速度栏显示。速度栏被配置成显示先前从速度和颤动数据库所选 择的速度(例如,包括初始速度和/或者一个以上的尝试速度)和在步骤209所计算出的候选 速度中的一个或者其组合。图3A示出示例性速度栏显示,并且下面进一步讨论其元素。可以 选择或者不选择速度栏中所显示的候选速度选项。
[0043]在步骤212,判断是否在速度栏中所显示的速度中选择了新的速度。如果没有选择 新速度,那么处理返回至步骤203。如果选择了新速度,那么执行步骤213,并且启用新速度。 对于手动速度变化,可以通过操作者使用CAI从速度栏的显示来选择新速度。然而,根据某 些实施例,可以自动选择速度变化。
[0044]图3A是颤振应用程序界面(CAI)的示例性说明图。图3C是图3A的线条图表示。CAI 包括一个以上的元素。例如,CAI包括诸如颤振量规(gauge)元素301、振动显示元素302和调 整元素303等三个元素。每一元素显示与控制加工操作过程中的颤振水平有关的信息。 [0045]在本实施例中,颤振量规元素301被显示为圆形刻度盘304,其包括固定量规标记 308、可调整颤振阈值标记305、当前颤振水平指示器306和颤振水平值307。固定量规标记 308在圆形刻度盘304外部沿圆周散布。主要整数标记为0、1、2和3,并且每一整数范围被进 一步再分成10个相等部分,从而使得量规测量能够到小数点后的十分之一(例如,1.2或者 2.5)。然而,颤振量规元素可以被分成和再分成任何其它范围。例如,可以基于操作者输入 或者其他因素,减少或者增大上主要整数范围。此外,可以基于操作者输入或者其他因素, 将每一整数范围再分成任何0以上个部分。
[0046]可调整颤振阈值标记30 5位于沿固定量规标记308的想要值的位置处。例如,可调 整颤振阈值标记305位于图3A中的值1.2处。颤振水平值307在圆形刻度盘304的中心处以数 值形式表示颤振水平,以具有更好的可见性、便于解释和/或者其他益处。在一个实施例中, 通过初始化步骤201(图2),初始生成阈值相关数据。此外,可以通过操作者经由触摸屏幕或 者其他输入装置在任何时间,例如,实时来调整可调整颤振阈值标记305。
[0047] 当前颤振水平指示器306表示在加工操作过程中所产生的实时颤振。在一个实施 例中,当前颤振水平指示器306被以彩色编码,并且被呈现为紧挨量规标记308的、沿圆形刻 度盘304的圆周的环。例如,关于一个12级颜色标度,可以针对通过量规标记所表示的颤振 范围均匀分布颜色。在另一例子中,绿色颜色级表示颤振水平低于可调整颤振阈值标记305 所表示的颤振阈值(例如,1.2)。黄色颜色级表示颤振水平高于颤振阈值(例如,1.2)。红色 颜色级表示颤振水平处于不可接受范围内。与针对想要的颤振水平的当前颤振水平相比, 颤振量规这样的直观设计使得便于解释,并且具有其他附加优点。在本实施例之前所讨论 的内容中,通过数据收集步骤203(图2),生成颤振水平数据。在其他实施例中,可以与数据 收集步骤203分开来接收颤振水平数据以允许更频繁的更新。
[0048] 尽管以上参考图3A说明了颤振量规元素301的具体实施例,但是应当注意,在其他 实施例中,颤振量规元素301可以被设计成不同形状和模式。例如,可以设计不是圆形刻度 盘的水平刻度盘或者竖式刻度盘。还可以以数种方式来表示颤振水平。例如,水平或者竖式 刻度盘可以包括基于颤振水平的颜色编码方案。代替表示当前颤振水平的颜色移动带,在 刻度盘中可以包括移动指示器。颤振量规元素301可以包括颤振阈值标记305、当前颤振水 平指示器306、颤振水平值307和固定量规标记308中的任何一个及其组合。
[0049] 此外,在某些实施例中,在CAI中设置一个以上的颤振量规元素,例如,对于被安装 在机器主轴上的每一振动传感器,使用一个颤振量规。多个颤振量规设计还可以允许故障 振动传感器的检测,从而允许操作者忽略可能导致更多颤振的任何故障数据。
[0050] 参考图3A,振动显示元素302显示沿频率大小轴所绘制的实时振动数据。沿频率大 小轴,可选地绘制以往的振动数据。可以通过数据收集步骤203(图2)、或者经由来自一个以 上的传感器的分开路径,生成实时振动数据。从在步骤210(图2)所生成的、或者在根据用户 请求时要求所存储的速度和振动数据库,提取以往的振动数据。振动显示元素302向通过调 整元素303进行一个以上的速度选择的操作者提供参考。在一个实施例中,以往的振动数据 对应于响应于来自操作者的指示在加工操作过程中所获得的数据。
[0051 ]在其他实施例中,振动显示部302可以被设计成不同形状和模式。例如,可以以诸 如线条图、具有点的离散图、条形图、表格数据等的不同图形类型来表示振动图。此外,可以 与实时振动数据一起绘制多个以往的振动数据。可以通过用户选择任一绘制的以往的振动 数据,或者可以通过计算机来自动选择。例如,计算机可以被配置成根据一个以上的紧前速 度设置、或者最近的速度设置,自动显示以往的振动数据。
[0052]根据一个实施例,调整部303包括速度栏309、历史栏310和模式指示器311。如果检 测到了颤振,例如,如果颤振水平大于预定颤振阈值,那么进行步骤209的候选速度计算,并 且速度栏309显示用于加工操作的一个以上的可选候选速度。通过速度栏显示步骤211(图 2 ),生成速度栏309中的候选速度。
[0053] 历史栏310显示沿速度轴与先前所选择的和当前所选择的速度相关联的历史数 据。从在步骤210(图2)所生成的速度和颤振数据库提取历史数据。历史栏310用作为用于从 速度栏309选择候选速度的指引。
[0054] 模式指示器311表示系统操作是手动模式还是自动模式。在该说明图中,手动模式 是活动的,这意为对于颤振降低控制预期有操作者输入。在自动模式下,不会有操作者输 入。然而,用户界面可以进行相同显示,就好像正以手动模式运行一样。在一个实施例中,操 作者选择模式指示器311以在手动模式和自动模式之间进行切换。
[0055] 在图3B中,更详细地示出速度栏309和历史栏310。图3D是图3B的线条图表示。图3B 是包括速度栏309和历史栏310的调整部303的示例性实现。在该说明图中,速度栏309包括 一个以上矩形按钮,其中,操作者可以经由触摸屏幕或者其他输入装置来选择这些按钮。这 些按钮中的每一个同时在矩形的中心显示速度、在左下角显示叶瓣数量、并且在右下角显 示颤振水平数据(如果可以获得)。可以基于图2的步骤211,动态生成这些按钮和相应数据。 此外,这些可以被分类成不同类型。例如,初始速度按钮312S、候选速度按钮313S、先前选定 速度按钮314S和当前选定速度按钮315S。
[0056] 初始速度按钮312S对应于与相应振动数据一起在步骤202(图2)所设置的初始速 度。可以以多种方式区分初始速度按钮312S。例如,在矩形的左上角处设置点。速度栏仅包 含一个初始速度按钮。
[0057] 每一候选速度按钮313S表示在图2的步骤209所计算出的不同候选速度。可以以多 种方式来区分候选速度按钮313S。例如,候选速度按钮313S颜色是灰色的,并且还与速度一 起显示叶瓣数量。由于候选速度按钮
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