基于数字孪生的数控机床运行监测系统设计与开发

本文基于数字孪生五维模型,实现对机床的状态数据远程监测与加工运动仿真,设计了机床运行监测系统的总体框架,添加了OPC UA客户端节点数据订阅等功能,完成与机床数控系统运行数据的对接,利用SolidWorks等平台搭建机床的三维模型,借助Unity平台以运行数据为驱动,结合XChart插件开发了机床运行数据监测界面,以数控程序为驱动,结合刚体平移、旋转运动控制原理,实现了机床三维模型的加工运动仿真功能,最终实现了二维数据图表与三维运动仿真相结合的数控机床运行监测功能。

基于MEMS传感器的刀具磨损状态监测环设计研究

针对目前刀具磨损状态监测装置使用不便、成本高昂和普适性差等问题,利用MPU9250加速度传感器、STM32F103微控制器、无线传输芯片和MATLAB软件,结合3D打印技术,开发出一套使用方便、成本低廉、普适性好、可靠性高、性能良好的刀具状态监测环和配套使用的数据采集分析软件。在数控铣床上测试不同转速下的主轴空转噪声,结果表明:空转噪声均方根对于切削时刀柄振动均方根的平均占比不足3.5%,对刀柄振动测量影响很小。同时进行了三因素三水平的正交试验,验证三个因素对主轴振动的影响程度,结果表明:三个因素对于刀柄振动的影响程度从高到低依次为切削速度、切削深度和每齿进给量。试验结果符合金属切削加工理论与实际,验证了本装置的可靠性与准确性,本系统为刀具磨损状态监测提供了一个新的解决方案。