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专利号: 2024114587128
申请人: 山东久田液压科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-07-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:获取实际加工工艺数据;根据实际加工工艺数据以及数控机床的数字孪生模型进行切削过程模拟,得到切削过程数据;

步骤S2:对切削过程数据进行刀具磨损状态特征分析,得到刀具磨损状态数据;

步骤S3:根据刀具磨损状态数据进行刀具模型更新,得到更新后的刀具模型;根据更新后的刀具模型进行动态接触状态求解,得到动态接触求解结果;对动态接触求解结果进行接触关键数据分析,得到刀具-工件动态接触信息;根据刀具-工件接触信息对预选择的初始切削力模型进行切削力系数修正,得到切削力系数修正后的切削力模型;根据切削过程数据以及切削力系数修正后的切削力模型进行切削力分量计算,并进行切削力输出,得到修正后的切削力数据;

步骤S4:利用刀具磨损状态数据、刀具-工件接触信息以及修正后的切削力数据对数字孪生模型进行模型参数更新,得到更新后的数字孪生模型,以实现数控机床数字孪生模型更新作业。

2.根据权利要求1所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S1包括以下步骤:步骤S11:对数控机床的数字孪生模型进行工件模型和刀具模型提取,并进行模型预处理,得到模型数据;

步骤S12:获取实际加工工艺数据;根据实际加工工艺数据进行工艺参数设置,得到工艺参数;

步骤S13:将模型数据作为输入数据,工艺参数作为边界条件,利用有限元分析技术进行切削过程模拟,得到模拟结果;

步骤S14:对模拟结果进行切削关键数据分析,得到切削过程数据。

3.根据权利要求1所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S2包括以下步骤:步骤S21:对切削过程数据进行刀具磨损特征提取,得到刀具磨损特征;

步骤S22:利用刀具磨损特征以及预选择的磨损模型进行机器学习训练,得到磨损预测模型;

步骤S23:利用磨损预测模型根据切削过程数据进行刀具磨损预测,得到刀具磨损状态数据。

4.根据权利要求1所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S3包括以下步骤:步骤S31:对数字孪生模型进行刀具模型和工件模型提取,得到刀具模型以及工件模型;

步骤S32:根据刀具磨损状态数据对刀具模型进行刀具模型更新,得到更新后的刀具模型;

步骤S33:将更新后的刀具模型以及工件模型导入接触力学分析软件中,进行接触模型构建,并根据切削过程数据进行切削力施加,得到接触模型;

步骤S34:对接触模型进行动态接触状态求解,得到动态接触求解结果;

步骤S35:对动态接触求解结果进行接触关键数据分析,得到刀具-工件动态接触信息;

步骤S36:根据刀具-工件接触信息对预选择的初始切削力模型进行切削力系数修正,得到修正后的切削力系数以及切削力系数修正后的切削力模型;

步骤S37:根据切削过程数据以及切削力系数修正后的切削力模型进行切削力分量计算,得到修正后的切削力分量;

步骤S38:对修正后的切削力分量进行切削力合成与输出,得到修正后的切削力数据。

5.根据权利要求4所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S32包括以下步骤:步骤S321:对刀具磨损状态数据进行刀具刀刃磨损量和后刀面磨损量提取,得到刀刃与后刀面磨损参数;

步骤S322:根据刀具模型的刀具几何形态将刀刃与后刀面磨损参数映射至刀具模型的对应位置上,得到映射后的磨损量;

步骤S323:根据映射后的磨损量对刀具模型进行刀具几何变形处理,得到变形后的刀具模型;

步骤S324:对变形后的刀具模型进行模型光顺处理,得到更新后的刀具模型。

6.根据权利要求4所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S34包括以下步骤:步骤S341:根据实际加工工艺数据进行刀具切削运动定义,并进行工件夹持旋动定义,得到刀具切削运动数据以及工件夹持旋动数据;

步骤S342:根据刀具切削运动数据以及工件夹持旋动数据进行时间步长设置,得到时间步长;

步骤S343:根据时间步长对接触模型进行模型动态化处理,并进行初始条件设定,得到初始状态模型;

步骤S344:利用接触力学分析软件根据初始状态模型进行刀具和工件的动态接触迭代求解,得到各时间步结果;

步骤S345:对各时间步结果进行结果整合与分析,得到动态接触求解结果。

7.根据权利要求4所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S36包括以下步骤:步骤S361:根据预选择的初始切削力模型对刀具-工件接触信息进行切削动态接触信息提取,得到切削动态接触参数;根据切削动态接触参数进行动态切削过程建模,得到动态切削过程模型;

步骤S362:对动态切削过程模型进行动态切削参数提取,得到动态切削参数;

步骤S363:对刀具-工件接触信息进行接触状态量化,得到量化后的接触状态数据;

步骤S364:根据动态切削过程模型进行刀具磨损对切削力系数的影响机理分析,得到磨损影响参数;

步骤S365:根据动态切削参数、量化后的接触状态数据以及磨损影响参数对预选择的初始切削力模型进行切削力系数修正,得到修正后的切削力系数;

步骤S366:根据修正后的切削力系数进行切削力模型生成,得到切削力系数修正后的切削力模型。

8.根据权利要求4所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S37包括以下步骤:步骤S371:对切削过程数据进行切削几何参数提取,得到切削几何参数,其中切削几何参数包括切削厚度参数、切削宽度参数、刀具前角参数以及刀具后角参数;

步骤S372:根据切削厚度参数以及切削宽度参数对修正后的切削力系数进行切削力系数插值计算,得到插值后的切削力系数;

步骤S373:根据刀具前角参数以及刀具后角参数对切削力系数修正后的切削力模型进行切削力刀具几何参数的切削力模型修正,得到刀具几何参数修正后的切削力模型;

步骤S374:根据插值后的切削力系数、切削几何参数以及刀具几何参数修正后的切削力模型进行切削力分量计算,得到修正后的切削力分量。

9.根据权利要求1所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,其特征在于,步骤S4包括以下步骤:步骤S41:对刀具磨损状态数据、刀具-工件接触信息以及修正后的切削力数据进行切削力特征提取,得到切削力特征;

步骤S42:利用切削力特征对数字孪生模型进行模型参数识别,得到模型参数;利用模型参数对数字孪生模型进行模型更新,得到更新后的数字孪生模型;

步骤S43:利用更新后的数字孪生模型对新的加工过程进行仿真模拟,得到仿真结果;获取新的实际加工过程数据;对仿真结果以及新的实际加工过程数据进行数据对比,并进行模型验证与评估,得到模型评估结果;

步骤S44:根据模型评估结果将更新后的数字孪生模型部署到实际加工系统中,以实现数控机床数字孪生模型更新作业。

10.一种数控机床数字孪生模型的更新系统,其特征在于,用于执行如权利要求1所述的数控机床数字孪生模型的更新方法,该数控机床数字孪生模型的更新系统包括:虚拟切削仿真模块,用于获取实际加工工艺数据;根据实际加工工艺数据以及数控机床的数字孪生模型进行切削过程模拟,得到切削过程数据;

刀具磨损预测模块,用于对切削过程数据进行刀具磨损状态特征分析,得到刀具磨损状态数据;

动态切削参数修正模块,用于根据刀具磨损状态数据进行刀具模型更新,得到更新后的刀具模型;根据更新后的刀具模型进行动态接触状态求解,得到动态接触求解结果;对动态接触求解结果进行接触关键数据分析,得到刀具-工件动态接触信息;根据刀具-工件接触信息对预选择的初始切削力模型进行切削力系数修正,得到切削力系数修正后的切削力模型;根据切削过程数据以及切削力系数修正后的切削力模型进行切削力分量计算,并进行切削力输出,得到修正后的切削力数据;

数字孪生模型更新模块,用于利用刀具磨损状态数据、刀具-工件接触信息以及修正后的切削力数据对数字孪生模型进行模型参数更新,得到更新后的数字孪生模型,以实现数控机床数字孪生模型更新作业。

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