收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于知识的数控轧辊磨床智能控制系统研究

毕俊喜  
【摘要】: 轧辊是轧机上承受轧制力并把轧制材料均匀减薄的消耗性工具。板形质量很大程度上取决于轧辊表面质量。在板形轧制过程中,轧辊会产生磨损,轧辊磨损直接影响轧辊辊形及其表面精度,从而影响板材的质量。为了获得理想的板形质量,必须对轧辊进行磨削,以恢复轧辊辊形和表面精度。轧辊磨削是一种具有特殊工艺要求的磨削技术,磨损的轧辊必须通过轧辊磨床来进行磨削。轧辊磨床属于大型精密加工机床,是金属板、带、箔材加工企业的关键设备,对保证和提高产品表面质量起着重要的作用。 近年来,由于冶金、造纸、橡胶、塑料以及印染业等工业经济的迅速发展,轧辊磨削直径已达到3000mm,工件重量达200吨,其几何精度均为μm级。同时重载荷轧辊磨床的出现,对轧辊磨削的技术要求也日趋提高。随着数控(NC)技术的不断发展,轧辊磨床也在由普通轧辊磨床向数控轧辊磨床方向发展。NC技术是现代数控轧辊磨床的核心技术,是轧辊磨床实现自动化、柔性化、集成化的基础。NC技术正在把传统制造业推进到了信息化制造时代,系统结构也从封闭转向开放。开放性是现代控制系统的一个重要特征,利用开放性可以更大程度上利用计算机技术丰富的软硬件资源,融合精确在线传感系统和测量系统。利用智能技术从实践经验中获取知识,为轧辊磨削工艺提供规划策略,实现轧辊的智能磨削。 智能是将是现代数控轧辊磨床的一个主要特征。由于轧辊磨削是一种影响因素非常复杂的加工过程,磨削质量的优劣很大程度上与磨削专家知识和长期积累的磨削实践经验有关。同时由于板材轧制过程非常复杂而严格,为保证钢板质量,需要对轧辊辊形及其磨削精度进行严格的控制,这就需要用到轧辊磨削及轧制工艺知识。知识是揭示事物规律性的信息组合,包含了信息与决策的关系,可直接或间接用于问题的求解。随着知识经济的发展,信息集成处理正在向基于知识处理转变,知识工程(KBE)在磨削应用领域的研究将是一个主要的方向。KBE系统通过一系列知识处理方法来获取领域专家的知识和经验,并运用合适的知识建模方法与语言,将知识计算机化。然后,采用合适的知识处理策略,根据特定的产品模型进行智能推理和演绎,作出决策。利用基于知识的方法不需要精确的数学模型的优点,同时结合基于模型的方法对轧辊磨削进行智能决策与控制。 随着NC技术向经济实用性工艺方向发展,融合制造工艺的专用系统在特殊的制造领域中更能适应特殊产品的高效和高品质制造。通用NC系统与零件加工工艺无关,是适合各种通用零部件制造的控制系统。而对于轧辊智能磨削系统,由于轧辊磨削影响因素多,受轧辊磨削实践知识和领域专家知识的影响,有着特殊的轧辊工艺知识及板轧知识,因此在这个特殊的领域,按照常规思维是行不通的,通用NC系统在轧辊磨削领域中难以发挥更有效的作用。因此控制系统融合轧辊磨削工艺是本文智能磨削控制系统的最重要特征。 智能NC标准是现代智能控制系统必须采用的标准。由于传统ISO6983NC标准存在程序移植性差、CAD/CAM/CNC数据流单向、CAD数据必须经过专门的后处理器、不支持样条数据等局限性,因此国际标准组织制定了新的智能STEP-NC标准。利用STEP-NC在CAX./CNC之间双向信息流等方面的诸多优点,显著提高了信息的可交换性和柔性。由于轧辊辊形特征参数化明显,因此本文利用了STEP-NC思想,对轧辊CAX/CNC进行了有效的实现。 虽然NC技术在通用NC控制系统中已经发展了很多年,但在轧辊磨削领域中,由于磨削过程的非线性、随机性和不确定性等原因,其发展还不尽人意。目前国内外现有的数控轧辊磨削在轧辊辊形生成、轧辊辊形模型描述、轧辊辊形插补策略、砂轮磨损补偿、砂轮修整方法、变速磨削、磨削参数优化决策、轧辊辊形及磨削工艺数据历史追随性、故障智能诊断等方面还存在许多问题。目前在磨削加工中,许多方面仍依赖于操作者的经验和技术熟练程度,对加工过程的实际调整是靠操作者试凑。磨削的现状已成为制约某些先进制造技术发展的关键。 智能磨削控制系统一般采用知识基系统KBS、专家系统ES、模糊逻辑FL、神经网络NN、遗传算法GA、自适应优化AC0以及基于模型的智能系统等方法中的一种或几种。这些方法在磨削中的应用,多数集中在螺纹磨床、机器IC磨床、表面磨床、外圆磨床、内圆磨床、缓进给磨床,在轧辊磨削系统中的应用,目前还没有相关文献详细报道。 针对目前轧辊磨削中存在的问题和现状,结合上海市科委支持的重大产学研攻关项目—面向钢铁汽车行业的高档数控磨床关键技术及装备开发(项目号05dz11c04),本文对轧辊磨削进行了深入的理论和实践研究,对轧辊磨削机理、轧辊磨削影响因素、砂轮磨损机理、砂轮修整机理进行了深入研究,建立了轧辊磨削的动态模型、轧辊和砂轮的接触弧长、轧辊磨削力、磨削功率、砂轮磨损补偿的数学模型,建立了基于知识的融合轧辊工艺的轧辊磨削智能控制系统的结构,提出了基于知识的多目标磨削参数优化决策方法,基于多通道技术的砂轮智能在线磨削修整方法,基于STEP-NC思想的轧辊辊形智能创成及其样条插补策略以及变速磨削自适应控制策略,并把知识工程(KBE)、专家系统、遗传算法、模糊逻辑、神经网络等智能理论与方法引入到轧辊磨削加工控制中,初步实现对轧辊磨削加工中轧辊磨削质量的控制。 课题的研究为提高现代板材质量,提高轧辊磨削质量和精度,提升轧辊磨削智能磨削过程奠定了理论基础和知识支撑,对现有的国内外轧辊磨削提供了新的思维,将会产生重要的指导意义,创造可观的经济效益和社会效益。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姚兵,范洪远,王仁俊;轧辊磨床砂轮主轴部件的改造[J];机械工程师;2003年02期
2 李越;轧辊磨床机械设备安装程序和经验[J];机床与液压;2003年05期
3 傅建苹;李晖;;M84160B型轧辊磨床通过鉴定[J];机械与电子;1992年04期
4 李俊峰;全自动数控轧辊磨床机械设备的安装[J];机械工程与自动化;2004年05期
5 曾幼宗;;曼内斯曼公司研制出新型数控轧辊磨床[J];钢管;1985年03期
6 张德馨;;磨床工业的回顾、现状和展望[J];精密制造与自动化;1988年01期
7 肖德朗;;当代国外轧辊磨床的概况[J];精密制造与自动化;1991年03期
8 赵润;轧辊磨床主轴油封的改进[J];机械工人.冷加工;1993年01期
9 ;上海机床厂研制出超大型数控轧辊磨床[J];现代制造;2008年12期
10 卢小明;轧辊磨床的砂轮进给装置[J];制造技术与机床;1979年10期
11 吴万荣;;论述与分析轧辊磨床设计[J];精密制造与自动化;1988年02期
12 石磊;;MK84125数控轧辊磨床通过部、省联合鉴定[J];机械与电子;1991年05期
13 肖德朗;;MK84-系列数控轧辊磨床[J];精密制造与自动化;1993年04期
14 肖德朗;当代轧辊磨削技术的现状与展望[J];磨床与磨削;1999年01期
15 蒋伟春;;液压技术在大型数控轧辊磨床上的应用[J];精密制造与自动化;2008年01期
16 张海南;胡学雄;;振动分析技术在轧辊磨床故障判断中的应用[J];中国设备工程;2011年08期
17 涂水金;张柏平;黄桥生;;SINUMERIK 840D数控系统在轧辊磨床中的应用[J];江西冶金;2008年06期
18 黄海涛;康征;胡俊;姚振强;;重型轧辊磨床动压托架应力有限元分析[J];精密制造与自动化;2010年04期
19 ;MK8480×40数控轧辊磨床[J];航空制造技术;2011年04期
20 张运洪;重型轧辊磨床的改造[J];冶金设备;1989年05期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 徐艳莉;;轧辊磨床砂轮主轴工艺流程改进[A];2011年“天山重工杯”全国机电企业工艺年会暨第五届机械工业节能减排工艺技术研讨会论文集[C];2011年
2 刘灿辉;;基于TWinCAT系统的轧辊磨床数控系统的研究与开发[A];2010年全国轧钢生产技术会议文集[C];2010年
3 高永锋;李海珍;;轧辊磨床中静压导轨的设计应用[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年
4 肖箐;;柳钢热轧厂轧辊磨床数控改造[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
5 陈龙法;;数控轧辊顶磨机床与磨削技术的应用[A];2011年“天山重工杯”全国机电企业工艺年会暨第五届机械工业节能减排工艺技术研讨会论文集[C];2011年
6 张效忠;;数控轧辊磨床砂轮回退控制[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年
7 程学渝;何甦;;产品技术创新的有效捷径[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王斌;基于PMAC的轧辊磨床数控系统的研究与开发[D];兰州理工大学;2005年
2 刘昆鹏;轧辊磨床磨头主轴系统若干关键问题研究[D];兰州理工大学;2010年
3 谷新;数控技术在轧辊磨床上的应用[D];上海交通大学;2008年
4 彭燕;基于HD400/425×20’型轧辊磨床提高轧辊磨削质量的方法研究[D];兰州理工大学;2006年
5 魏春雪;SINUMERIK840D在轧辊磨床曲线加工中的应用[D];兰州理工大学;2006年
6 章泽;轧辊磨床液体动静压轴承的性能分析[D];湖南大学;2013年
7 吕会娟;数控磨床远程监控与诊断现场信息处理关键技术研究[D];上海交通大学;2010年
8 汪小兵;基于GPRS的数控机床远程故障监测系统[D];兰州理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘建平;世界最大超重型精密数控轧辊磨床诞生[N];中国技术市场报;2010年
2 本报记者 袁天志;险峰机床厂成功研发国内最大数控轧辊磨床[N];贵州日报;2009年
3 刘建平;上机诞生世界最大超重型精密数控轧辊磨床[N];中国工业报;2010年
4 记者 陈小浔;超重型精密数控轧辊磨床可满足高精度磨削需求[N];中国冶金报;2011年
5 本报记者 方汝宁;险峰机床厂以创新应对危机[N];中国工业报;2009年
6 刘建平;俞正声前往上海机床调研[N];中国工业报;2009年
7 本报记者 罗超旻 王艳蓉;自主创新闯出新天地[N];三明日报;2009年
8 姚红亮;洛阳敲定新年有色项目[N];中国有色金属报;2009年
9 上机;上海机床超重型数控轧辊磨床通过鉴定[N];中国工业报;2011年
10 本报记者 李琛奇 通讯员 陈发明 天水星火机床有限责任公司董事长 李维谦 甘肃省经济委员会主任 李平;星火机床大步走向国际市场[N];经济日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978