美国智能维护中心 － TECHSOLVE公司智能机床健康维护项目

1） 项目背景 该项目为TechSolve公司智能机床平台计划（SMPI）方案的一个部分，由TechSolve与IMS中心合作，工作主体内容为IMS中心向TechSolve提供技术支持和咨询服务。此外，IMS中心的两位研究人员与TechSolve工程师协作开发加工中心的设备健康和维护系统。

2） 项目周期 2006年7月至2009年6月（3年）

3） 项目目标 • 开发可拓展的设备健康维护与预测系统平台，并向机床和刀具制造商及机床用户展示平台自我评估和自我预测的能力。 • 通过将IMS中心的设备健康预诊断技术与TechSolve相整合，建立一套演示系统以展示“智能机床预防性维护平台”的概念和成果。 • 通过与TechSolve合作，协助机床制造商和用户开发已验证的算法和技术，从而加快IMS中心技术的商业化并加深IMS中心的影响。

4） 技术总结 项目第一步为在系统整体层面上进行与机床健康维护相关的文献检索和研究调查。研究调查的结果被用来明确设备预诊断的具体任务：刀具平衡性监测，轴承健康监测，冷却系统健康监测，轴/滚珠丝杆的健康监测以及导轨状态监控。此调查的主要结果是明确了机床健康智能监视和维护系统的主要目标（如下图所示）。

  注：已在专利申请中 以刀具平衡性为例，在精准加工过程中，其重要性是十分明显的。虽然刀具平衡性本身不会随主轴转速变化而改变，但是高速切削条件下切削力的增加会导致主轴振动的增加。项目中提取了振动信号中的特征值，并使用基于数据驱动的方法生成一个可以估计刀具平衡性的参数CV。 此参数被自动传送至第三方软件Freedom eLogTM。刀具平衡性监测方法的实施流程如下图所示：

  对于轴承而言，其健康状态评估是通过对机床轴承人为地加入故障并进行数据分析而得到的。自组织图（SOM）被用来对故障轴承数据进行处理和分类。

5） 项目成果 • 完成了系统层面相关领域的文献学习和调查研究，从而确定当前机床健康监测趋势，并明确相关的健康和维护活动。 • 开发了在线监控系统用以检测刀具平衡性。它包括一个数据采集系统和一个健康状态评估平台。通过基于数据驱动的方法此系统可以检测刀具转配系统的平衡性（旋钮，刀柄及刀具）。此外Watchdog Agent� 算法工具箱能够将整体健康参数CV发送至Freedom eLogTM。 • 开发了一个轴承健康诊断实验台演示原型。通过使用自组织映射网络（SOM），系统可以诊断多种轴承失效模式。