连载(32)数字孪生制造的典型应用案例-2

文章来源:APS研究
2020-09-05

1. 数字孪生机床

机床是制造业中的重要设备。随着客户对产品质量要求的提高,机床也面临 着提高加工精度、减少次品率、降低能耗等严苛的要求。


在欧盟领导的欧洲研究和创新计划项目中,研究人员开发了机床的数字孪生 体,以优化和控制机床的加工过程(图23)。除了常规的基于模型的仿真和评估 之外,研究人员使用开发的工具监控机床加工过程,并进行直接控制。采用基于 模型的评估,结合监视数据,改进制造过程的性能。通过控制部件的优化来维护 操作、提高能源效率、修改工艺参数,从而提高生产率,确保机床重要部件在下次维修之前都保持良好状态。

在建立机床的数字孪生体时,利用CAD和CAE技术建立了机床动力学模型

(图24)、加工过程模型、能源效率模型和关键部件寿命模型。这些模型能够计 算材料去除率和毛边的厚度变化,以及预测刀具破坏的情况。除了优化刀具加工 过程中的切削力外,还可以模拟刀具的稳定性,允许对加工过程进行优化。此外, 模型还预测了表面粗糙度和热误差。机床数字孪生体把这些模型和测量数据实时 连接起来,为控制机床的操作提供辅助决策。

机床的监控系统部署在本地系统中,同时将数据上传至云端的数据管理平台, 在云平台上管理并运行这些数据。

该机床的数字孪生体已经在两个工业项目中做过验证。第一个项目来自航空 行业,测试了三台位于MASA (Logrono,西班牙)的Gepro机床。第二个项目来 自汽车行业,采用位于法国Cleon雷诺工厂的三台Comau机床进行了验证。