美國智能維護(hù)中心 － TECHSOLVE公司智能機(jī)床健康維護(hù)項目

1） 項目背景 該項目為TechSolve公司智能機(jī)床平臺計劃（SMPI）方案的一個部分，由TechSolve與IMS中心合作，工作主體內(nèi)容為IMS中心向TechSolve提供技術(shù)支持和咨詢服務(wù)。此外，IMS中心的兩位研究人員與TechSolve工程師協(xié)作開發(fā)加工中心的設(shè)備健康和維護(hù)系統(tǒng)。

2） 項目周期 2006年7月至2009年6月（3年）

3） 項目目標(biāo) ? 開發(fā)可拓展的設(shè)備健康維護(hù)與預(yù)測系統(tǒng)平臺，并向機(jī)床和刀具制造商及機(jī)床用戶展示平臺自我評估和自我預(yù)測的能力。 ? 通過將IMS中心的設(shè)備健康預(yù)診斷技術(shù)與TechSolve相整合，建立一套演示系統(tǒng)以展示“智能機(jī)床預(yù)防性維護(hù)平臺”的概念和成果。 ? 通過與TechSolve合作，協(xié)助機(jī)床制造商和用戶開發(fā)已驗證的算法和技術(shù)，從而加快IMS中心技術(shù)的商業(yè)化并加深I(lǐng)MS中心的影響。

4） 技術(shù)總結(jié) 項目第一步為在系統(tǒng)整體層面上進(jìn)行與機(jī)床健康維護(hù)相關(guān)的文獻(xiàn)檢索和研究調(diào)查。研究調(diào)查的結(jié)果被用來明確設(shè)備預(yù)診斷的具體任務(wù)：刀具平衡性監(jiān)測，軸承健康監(jiān)測，冷卻系統(tǒng)健康監(jiān)測，軸/滾珠絲桿的健康監(jiān)測以及導(dǎo)軌狀態(tài)監(jiān)控。此調(diào)查的主要結(jié)果是明確了機(jī)床健康智能監(jiān)視和維護(hù)系統(tǒng)的主要目標(biāo)（如下圖所示）。

  注：已在專利申請中 以刀具平衡性為例，在精準(zhǔn)加工過程中，其重要性是十分明顯的。雖然刀具平衡性本身不會隨主軸轉(zhuǎn)速變化而改變，但是高速切削條件下切削力的增加會導(dǎo)致主軸振動的增加。項目中提取了振動信號中的特征值，并使用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法生成一個可以估計刀具平衡性的參數(shù)CV。 此參數(shù)被自動傳送至第三方軟件Freedom eLogTM。刀具平衡性監(jiān)測方法的實施流程如下圖所示：

  對于軸承而言，其健康狀態(tài)評估是通過對機(jī)床軸承人為地加入故障并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析而得到的。自組織圖（SOM）被用來對故障軸承數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分類。

5） 項目成果 ? 完成了系統(tǒng)層面相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)學(xué)習(xí)和調(diào)查研究，從而確定當(dāng)前機(jī)床健康監(jiān)測趨勢，并明確相關(guān)的健康和維護(hù)活動。 ? 開發(fā)了在線監(jiān)控系統(tǒng)用以檢測刀具平衡性。它包括一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和一個健康狀態(tài)評估平臺。通過基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法此系統(tǒng)可以檢測刀具轉(zhuǎn)配系統(tǒng)的平衡性（旋鈕，刀柄及刀具）。此外Watchdog Agent? 算法工具箱能夠?qū)⒄w健康參數(shù)CV發(fā)送至Freedom eLogTM。 ? 開發(fā)了一個軸承健康診斷實驗臺演示原型。通過使用自組織映射網(wǎng)絡(luò)（SOM），系統(tǒng)可以診斷多種軸承失效模式。