數(shù)控龍門銑床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)綜述

(西北工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710072)

機(jī)床是航空、航天、兵器、航海、汽車、橋梁、能源、動(dòng)力、建筑等支柱產(chǎn)業(yè)的重要制造裝備，一個(gè)國(guó)家的機(jī)床水平在一定程度上代表了工業(yè)制造水平。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域可謂碩果累累。目前，中國(guó)的機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)量和產(chǎn)量為世界第一，但是由于高端數(shù)控機(jī)床在可靠性方面的差距，導(dǎo)致我國(guó)國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控機(jī)床在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中并不占明顯優(yōu)勢(shì)。

龍門銑床是機(jī)床族的重要機(jī)型，它是一種關(guān)鍵的冷加工設(shè)備，同時(shí)也是一種高效機(jī)床，其應(yīng)用廣泛，尤其是數(shù)控龍門銑床在航空制造領(lǐng)域的地位舉足輕重。

數(shù)控機(jī)床是一個(gè)復(fù)雜的多專業(yè)復(fù)合型系統(tǒng)，在其運(yùn)行過程中，需要監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行保障，以提高機(jī)床可靠性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的前端子系統(tǒng)和關(guān)鍵組成部分，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功與否，決定了機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有效性。所以，對(duì)應(yīng)用于機(jī)床的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行研究，非常具有現(xiàn)實(shí)意義，并成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如文獻(xiàn)[1]對(duì)數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集應(yīng)用進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[2]～文獻(xiàn)[4]為機(jī)床的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組件橫跨機(jī)械、液壓、電氣、電子等專業(yè)領(lǐng)域，其靜態(tài)、動(dòng)態(tài)工況也較為復(fù)雜。所以，數(shù)控龍門銑床的監(jiān)控，即數(shù)據(jù)采集和故障診斷要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的機(jī)床復(fù)雜得多，故障造成的停機(jī)損失也相對(duì)較大。面對(duì)復(fù)雜的高端龍門銑床，在生產(chǎn)加工過程中實(shí)時(shí)、精確地采集到有效數(shù)據(jù)，從而檢測(cè)識(shí)別其中的故障信息，甚至提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障，是保證數(shù)控龍門銑床正常運(yùn)轉(zhuǎn)的有價(jià)值的課題之一。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)核心部分，越來越顯示出其重要性。

1 龍門銑床的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 傳統(tǒng)型龍門銑床

傳統(tǒng)型龍門銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：機(jī)床有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的龍門架，架上配置橫梁，橫梁沿龍門立柱可上下移動(dòng)，橫梁上配置兩個(gè)垂直銑頭，左右立柱上各配置一個(gè)水平銑頭，工作臺(tái)載待加工件單向移動(dòng)。這類龍門銑床大多生產(chǎn)年代較早。

1.2 龍門銑鏜床

龍門銑鏜床是在標(biāo)準(zhǔn)龍門型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：用一個(gè)配置在橫梁上的垂直滑枕式的銑鏜頭替代了標(biāo)準(zhǔn)龍門型的4個(gè)銑頭，從而實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離鏜孔功能。在銑鏜頭端面配置角銑頭等附具，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直面的加工。它簡(jiǎn)化了早期標(biāo)準(zhǔn)龍門型銑床的結(jié)構(gòu)，拓展了功能，提高了性能。這種機(jī)床將最終取代早期標(biāo)準(zhǔn)龍門型銑床。

1.3 龍門移動(dòng)式銑鏜床

龍門移動(dòng)式銑鏜床采用龍門架移動(dòng)式結(jié)構(gòu)替代了傳統(tǒng)的工作臺(tái)移動(dòng)結(jié)構(gòu)，即待加工件裝夾固定在工作臺(tái)上不動(dòng)，龍門架縱向移動(dòng)，龍門架帶著銑鏜頭實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)或者多個(gè)待加工件的全方位加工。在一個(gè)待加工件進(jìn)行加工時(shí)，另外幾個(gè)待加工件可以同時(shí)進(jìn)行裝卸、交檢等工序，提高了機(jī)床使用效率。龍門移動(dòng)式銑鏜床具有如下優(yōu)勢(shì)：

① 承載重量大;

② 有利于不規(guī)則工件的承載;

③ 加工精度高;

④ 節(jié)省空間;

⑤ 加工效率高;

⑥ 安裝調(diào)整方便;

⑦ 性價(jià)比高。

1.4 橫梁固定式龍門銑鏜床

橫梁固定式龍門銑鏜床取消了傳統(tǒng)型的移動(dòng)式橫梁，將橫梁固定在龍門立柱頂部，滑枕式銑鏜頭安裝在橫梁上。利用滑枕式銑鏜頭具有的長(zhǎng)距離垂直移動(dòng)功能，取代了橫梁的垂直移動(dòng)功能。根據(jù)不同產(chǎn)品加工高度的需求，選擇不同加工高度范圍的橫梁固定式龍門銑，加工高度范圍可利用增設(shè)不同高度的墊箱，或通過更換不同高度的立柱來調(diào)節(jié)。這類龍門銑的優(yōu)點(diǎn)在于：

① 由于橫梁由移動(dòng)改為固定，精度調(diào)整后很容易維持其精度保持長(zhǎng)時(shí)間不變，提高了機(jī)床的精度;

② 取消了移動(dòng)式橫梁提升機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、控制裝置等相應(yīng)的一整套部件，取消了橫梁沿立柱垂直移動(dòng)的導(dǎo)軌副等，可以大幅降低機(jī)床造價(jià);

③ 由于橫梁移動(dòng)式龍門銑的橫梁是故障高發(fā)部件，而固定橫梁取代了活動(dòng)橫梁，極大地減少了維修的工作量。

2 數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)及功能分析

數(shù)控龍門銑床主要由機(jī)械、電氣、電子、液路等子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)都是由相關(guān)構(gòu)件組成，當(dāng)系統(tǒng)中相關(guān)構(gòu)件異常，例如失效或性能下降時(shí)，龍門銑床就會(huì)表現(xiàn)出一定的故障特征。由于龍門銑床系統(tǒng)由很多相關(guān)的子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)的作用和功能又相關(guān)，因此從各個(gè)子系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，構(gòu)建與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，然后對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行綜合，就可以全面、快捷地構(gòu)建龍門銑床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

所以，研究數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)及功能，以及相關(guān)故障現(xiàn)象的文獻(xiàn)，非常有意義。如文獻(xiàn)[5]～文獻(xiàn)[9] 研究了數(shù)控龍門銑床結(jié)構(gòu)，以及數(shù)控龍門銑床的動(dòng)、靜特性，對(duì)分析數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)很有價(jià)值。文獻(xiàn)[10]～文獻(xiàn)[13]為數(shù)控龍門銑床的功能及故障分析提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。文獻(xiàn)[14]～文獻(xiàn)[15]研究了溫度對(duì)數(shù)控龍門銑床的影響。文獻(xiàn)[16]～文獻(xiàn)[18]介紹了龍門銑床控制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)和案例。前文所述的各類數(shù)控龍門銑床的基本組成一般包括：結(jié)構(gòu)組件、傳動(dòng)系統(tǒng)(包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)等)、控制系統(tǒng)(包括主控系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)、人機(jī)操作箱等)、輔助系統(tǒng)(包括潤(rùn)滑系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)屬于監(jiān)測(cè)或監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng))。其中，數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)組件主要指機(jī)床的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)件，包括橫梁、立柱、夾緊裝置、滑鞍、滑枕、工作臺(tái)和床身等，各個(gè)大件內(nèi)部都布置了大量的加強(qiáng)筋和肋板。傳動(dòng)系統(tǒng)主要由機(jī)械傳動(dòng)部分和電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等電氣組件組成，機(jī)械傳動(dòng)部分包括橫梁、導(dǎo)軌、絲杠等以及刀架、刀頭?？刂葡到y(tǒng)主要指計(jì)算機(jī)相關(guān)的電子部分，控制系統(tǒng)接收操作人員的指令或編程，與傳動(dòng)系統(tǒng)配合，使數(shù)控龍門銑床精確工作。機(jī)床工作時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)中的CNC控制各個(gè)結(jié)構(gòu)組件主軸驅(qū)動(dòng)速度，PLC控制各個(gè)結(jié)構(gòu)組件主軸的方向和使用功能，伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)通過相關(guān)的絲杠等機(jī)械傳動(dòng)元件將動(dòng)力傳遞給主軸，使主軸輸出力矩和速度?？刂葡到y(tǒng)中的檢測(cè)元件檢測(cè)電機(jī)工作時(shí)的工作狀態(tài)，并將檢測(cè)的信號(hào)反饋，作為CNC進(jìn)一步控制的依據(jù)。一部分結(jié)構(gòu)組件在電機(jī)主軸帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀頭等組件工作。另一部分結(jié)構(gòu)組件由電機(jī)主軸帶動(dòng)相關(guān)的機(jī)械傳動(dòng)元件，將動(dòng)力傳遞給滾珠絲杠，通過滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)橫梁、滑枕、工作臺(tái)等結(jié)構(gòu)組件沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，控制系統(tǒng)中的速度和位置檢查元件對(duì)電機(jī)和結(jié)構(gòu)組件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的信號(hào)反饋，為CNC的控制提供比較依據(jù)。另外，PLC需完成刀架控制、潤(rùn)滑控制等工作。

3 數(shù)控龍門銑床的數(shù)據(jù)采集需求分析

3.1 結(jié)構(gòu)組件

數(shù)控龍門銑床的橫梁或立柱的傾斜或位移、環(huán)境溫度和不同工況下的熱特性變化、夾緊裝置的松動(dòng)等均會(huì)對(duì)數(shù)控龍門銑床的加工精度產(chǎn)生較大影響，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須對(duì)數(shù)控龍門銑床的主要和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要采集可以反映主要和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組件的位置、振動(dòng)、溫度等信息的數(shù)據(jù)，例如，文獻(xiàn)[19]、文獻(xiàn)[20]研究了刀具的在線檢測(cè)和監(jiān)控等應(yīng)用。

3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控龍門銑床傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集較為復(fù)雜，也最為關(guān)鍵，包括傳動(dòng)帶磨損、主軸變形或不對(duì)中、主軸旋轉(zhuǎn)精度不夠、軸承磨損、軸承接觸疲勞失效、軸承斷裂失效、軸承游隙變化失效、潤(rùn)滑不合規(guī)、潤(rùn)滑劑溫度超標(biāo)、導(dǎo)軌磨損、絲杠磨損、滾珠磨損、輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合、齒面塑性變形、電機(jī)異常、環(huán)境溫度和不同工況下的熱特性變化、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器故障等，均會(huì)對(duì)數(shù)控龍門銑床的加工精度產(chǎn)生較大影響，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須對(duì)數(shù)控龍門銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要采集可以反映主要和關(guān)鍵組件的位置、振動(dòng)、噪聲、溫度、壓力、傳動(dòng)力矩、轉(zhuǎn)速等信息的數(shù)據(jù)。

3.3 控制系統(tǒng)

數(shù)控龍門銑床的控制系統(tǒng)主要由CNC和PLC組成，其主要功能屬于電子領(lǐng)域，所以程序控制不正常、信號(hào)輸入輸出不正常、信號(hào)接觸不良、參數(shù)設(shè)置不正常、電路故障、溫度過高等，均會(huì)對(duì)數(shù)控龍門銑床的正常工作產(chǎn)生較大影響，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須對(duì)數(shù)控龍門銑床的控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，主要采集CNC和PLC的通信總線數(shù)據(jù)和個(gè)別I/O即可。

3.4 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)中的潤(rùn)滑管路屬于故障高發(fā)區(qū)，需要對(duì)其溫度、壓力等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的常用元件有編碼器、光柵、傳感器等，容易發(fā)生接口故障、編碼器或光柵內(nèi)部故障等。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的異常會(huì)影響機(jī)床運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、跟蹤誤差，使機(jī)床工作指令不能執(zhí)行等。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的主要功能也屬于電子領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，這類電子系統(tǒng)在機(jī)床這樣的電氣、電磁復(fù)雜環(huán)境中使用時(shí)，必須考慮抗干擾等可靠性設(shè)計(jì)。

4 數(shù)據(jù)采集的手段和方法

采用適合的數(shù)據(jù)采集的手段和方法是實(shí)現(xiàn)數(shù)采系統(tǒng)的關(guān)鍵。數(shù)控機(jī)床的數(shù)采系統(tǒng)已經(jīng)有較多應(yīng)用，對(duì)數(shù)控龍門銑床數(shù)采系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有較高的借鑒價(jià)值。如文獻(xiàn)[21]介紹了一種基于AT89C55單片機(jī)的數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程測(cè)控儀的硬件和軟件設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)[22]介紹了一套應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，文獻(xiàn)[23]介紹了一種分布式數(shù)控機(jī)床管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)[24]介紹了一種應(yīng)用于成飛集團(tuán)的基于西門子數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床加工過程監(jiān)控系統(tǒng)，文獻(xiàn)[25]介紹了一種復(fù)雜特征下數(shù)控機(jī)床狀態(tài)整體監(jiān)控方法。

4.1 數(shù)據(jù)采集方法

由于車間現(xiàn)場(chǎng)的水平參差不齊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法也各不相同，數(shù)控龍門銑床的品牌、版本、控制系統(tǒng)等因素都決定了某型龍門銑床非標(biāo)定制化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成方式。目前對(duì)數(shù)控龍門銑床的數(shù)據(jù)采集方法主要有基于數(shù)控系統(tǒng)對(duì)外通信接口和基于附加嵌入式系統(tǒng)兩類。

各主流廠家的數(shù)控龍門銑床的控制系統(tǒng)一般都具備對(duì)外通信接口和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并可以基于此接口二次開發(fā)程序構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，常見的對(duì)外通信接口包括：RS232、RS422、RS485、以太網(wǎng)接口、工業(yè)總線接口等。但這種方法所采集的數(shù)據(jù)主要來源于機(jī)床內(nèi)置傳感器且存儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部。這種方法完全依賴機(jī)床自身的配置，受制于機(jī)床的異構(gòu)性和封閉性，難以形成通用性的數(shù)據(jù)采集方案，數(shù)據(jù)的采樣間隔周期一般在秒級(jí)。

基于附加嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法是利用嵌入式計(jì)算機(jī)配合外接傳感器與機(jī)床相關(guān)組件連接，從機(jī)床中提取信號(hào)，一般與機(jī)床原有數(shù)控系統(tǒng)沒有直接聯(lián)系?？梢詫?duì)諸如通電狀態(tài)、機(jī)床振動(dòng)、刀具磨損等未在原機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中存儲(chǔ)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這種數(shù)據(jù)采集方法易于形成具有一定通用性的數(shù)采方案，一般其數(shù)據(jù)采樣間隔周期可以到毫秒級(jí)。文獻(xiàn)[26]提出了一種通用型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架體系結(jié)構(gòu)，有一定借鑒意義，如圖1所示。

對(duì)數(shù)控龍門銑床等高端機(jī)床的預(yù)測(cè)性維護(hù)是目前機(jī)床行業(yè)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其所需數(shù)據(jù)對(duì)于高頻數(shù)據(jù)的依賴性更強(qiáng)。

4.2 采集的信息和工具

數(shù)控龍門銑床的數(shù)據(jù)采集范圍包括:

① 可以反映機(jī)床工況和狀態(tài)的信息。數(shù)控龍門銑床的工作狀況與控制系統(tǒng)的狀態(tài)有著緊密聯(lián)系，如機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、倍率、負(fù)載、功率、進(jìn)給速度、故障報(bào)警等。另外能表征機(jī)床健康狀態(tài)的系列參數(shù)也是數(shù)據(jù)采集的重點(diǎn)，包括關(guān)鍵部位的故障征兆、關(guān)鍵部件的輸入輸出等，如軸承的振動(dòng)和噪聲、電機(jī)溫升、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油量和排氣溫度、冷卻系統(tǒng)的溫度和壓力、液壓系統(tǒng)的溫度和壓力等。

圖1 一種通用型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架體系結(jié)構(gòu)

② 可以反映數(shù)控龍門銑床運(yùn)行環(huán)境的參數(shù)，如環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)、噪聲、粉塵、油污染等。機(jī)床很容易受到環(huán)境及工況等因素的影響，在運(yùn)行過程中主軸容易產(chǎn)生較大熱誤差，降低機(jī)床的加工精度。文獻(xiàn)[27]基于機(jī)床熱特性的基本理論及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了主軸熱變形的不同變形趨勢(shì)，對(duì)環(huán)境溫度和工況因素進(jìn)行了研究。

③ 可以反映機(jī)床工作質(zhì)量的數(shù)據(jù)，表征質(zhì)量的系列參數(shù)。

各類采集設(shè)備(傳感器)的安裝原則如下:

① 制定可行方案。根據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的實(shí)際情況，綜合考慮如對(duì)機(jī)床狀態(tài)反應(yīng)的高靈敏性、抗干擾性、測(cè)量的可重復(fù)性、可接近性(如足夠安裝空間等)、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適應(yīng)性、與控制系統(tǒng)關(guān)系、安全性等多種因素。

② 采集位置選擇。針對(duì)選定的采集目標(biāo)，采集設(shè)備(傳感器)應(yīng)選擇安裝在最可能檢測(cè)出機(jī)床工況和狀態(tài)特征的位置，采集點(diǎn)應(yīng)當(dāng)唯一標(biāo)識(shí)。

③ 傳感器選型。傳感器選型需考慮的因素有體積、精度、量程、靈敏度、分辨率、穩(wěn)定性、工作范圍等。

④ 確定系統(tǒng)采樣頻率。采樣頻率取決于采樣數(shù)據(jù)的類型及其擴(kuò)展速率以及相關(guān)參數(shù)的變化率，同時(shí)考慮采集設(shè)備工作主頻、費(fèi)用和關(guān)鍵性等因素的影響。一般來說，對(duì)穩(wěn)態(tài)工況，采樣頻率能在工況改變前捕捉到完整的數(shù)據(jù)集合即可。對(duì)瞬態(tài)工況，需要高速數(shù)據(jù)采集。

常見的數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)類型、所用手段和主要采集對(duì)象如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)采集的主要類型、手段和采集對(duì)象

5 數(shù)控龍門銑床數(shù)采系統(tǒng)的發(fā)展方向

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等新技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控龍門銑床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)，如文獻(xiàn)[28]以大數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，建立車間、生產(chǎn)線、數(shù)控機(jī)床的CPS模型，利用云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云端冷熱數(shù)據(jù)處理及分布式存儲(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)7×24 h機(jī)床實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立“數(shù)字雙胞胎”，實(shí)現(xiàn)健康診斷等智能維護(hù)功能。通過采集機(jī)床工作過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立實(shí)時(shí)機(jī)床工況、組件狀態(tài)、加工工序、控制程序、材料去除率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，基于對(duì)此關(guān)系的分析，均衡刀具負(fù)荷，優(yōu)化工藝參數(shù)，可以有效提高加工效率，提升安全性。文獻(xiàn)[29]綜述了智能制造中的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，文獻(xiàn)[30]針對(duì)機(jī)床加工行業(yè)中的數(shù)字化柔性智能制造系統(tǒng)，通過傳感器實(shí)時(shí)采集車間中的物料、刀具、物流小車、機(jī)床、量檢具等的數(shù)據(jù)，并對(duì)過程中的各種信息進(jìn)行處理、優(yōu)化和整合，形成車間數(shù)字化柔性智能制造系統(tǒng)。國(guó)外，如西門子公司通過機(jī)器人與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的直接集成，機(jī)器人可以獲取所有可用的數(shù)控系統(tǒng)功能[31]。

6 結(jié)束語

在分析數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)及功能的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控龍門銑床的數(shù)據(jù)采集需求進(jìn)行了分析和總結(jié)，針對(duì)性地綜述了數(shù)據(jù)采集的手段和方法，并概述了數(shù)控龍門銑床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)的前端子系統(tǒng)和關(guān)鍵組成部分，應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)數(shù)控龍門銑床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的的研究投入，推進(jìn)其向智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，提高系統(tǒng)整體可靠性，促進(jìn)我國(guó)高端裝備水平提升，服務(wù)中國(guó)制造2025。