Abstract

Today, manufacturing technologies are developing within the Industry 4.0 concept, which is the information technologies introduction in manufacturing. One of the most promising digital technologies finding more and more application in manufacturing is a digital twin. A digital twin is an ensemble of mathematical models of technological process, which exchanges information with its physical prototype in real-time. The paper considers an example of the formation of several interconnected predictive modules, which are a part of the structure of the turning process digital twin and designed to predict the quality of processing, the chip formation nature, and the cutting force. The authors carried out a three-factor experiment on the hard turning of 105WCr6 steel hardened to 55 HRC. Used an example of the conducted experiment, the authors described the process of development of the digital twin diagnostic module based on artificial neural networks. When developing a mathematical model for predicting and diagnosing the cutting process, the authors revealed higher accuracy, adaptability, and versatility of artificial neural networks. The developed mathematical model of online diagnostics of the cutting process for determining the surface quality and chip type during processing uses the actual value of the cutting depth determined indirectly by the force load on the drive. In this case, the model uses only the signals of the sensors included in the diagnostic subsystem on the CNC machine. As an informative feature reflecting the force load on the machine’s main motion drive, the authors selected the value of the energy of the current signal of the spindle drive motor. The study identified that the development of a digital twin is possible due to the development of additional modules predicting the accuracy of dimensions, geometric profile, tool wear.

Highlights

  • manufacturing technologies are developing within the Industry 4.0 concept

  • A digital twin is an ensemble of mathematical models of technological process

  • The paper considers an example of the formation

Read more

Summary

Разработка цифрового двойника процесса точения на основе машинного обучения

Аннотация: На сегодняшний день производственные технологии развиваются в рамках концепции «Индустрия 4.0», которая представляет собой внедрение информационных технологий в промышленности. Которые решаются при совместном использовании нескольких моделей для обрабатывающей технологической системы, касаются вопросов диагностики и определения состояния различных элементов оборудования, контроля процесса обработки, оптимизации параметров системы и управления [4]. С точки зрения размерных параметров заготовки, отслеживание деформаций формообразующих подсистем в ходе обработки позволяет сформировать геометрический образ заготовки с распределением фактического профиля, что позволяет далее формировать программы движения инструмента с учетом реального распределения припуска с целью компенсаций отклонений, вызванных переменными силами резания. Рассматривается задача обратного моделирования: по текущему значению энергии процесса обработки восстанавливается значение фактического припуска, который отличается от заданного значения из-за ряда возмущающих факторов – погрешности геометрии исходной заготовки, погрешности позиционирования инструмента по траектории его движения, силовых и температурных деформаций, износа элементов технологической системы. Цель исследования – разработка комплекса взаимосвязанных модулей, которые на основе данных, получаемых в режиме реального времени, обеспечивают комплексную диагностику параметров обработки (качества обработанной поверхности и характера стружкообразования)

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Ток привода главного движения станка может быть найден по формуле
TS Kf
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call