磨削过程在线监测系统

为了适应小批量、多品种磨削过程的在线监测的要求，本文采用声发射（AE）传感器和功率传感器联合监测磨削过程。通过采用声发射信号归原处理法，可实现对磨削条件多变环境下砂轮钝化进行有效监测，利用该方法可以克服仅靠监测AE信号幅值变化不能监测工作材料，加工要求和磨削参数经常变化环境下砂轮钝化程度的缺陷，同时利用功率传感器对砂轮破碎进行监测，针对磨削条件复杂，难以建立数学模型的难点，本文采用神经网络建立传感器信号与监测信号的非线性关系。     

超声振动螺线磨削砂轮表面的功率谱密度分析

超声振动螺线磨削过程中,砂轮表面微观形貌的变化复杂.为准确表征其特征,采用功率谱密度分析方法,将砂轮表面的微观结构分解为不同频率、振幅和相位的谐波,对比分析不同磨削行程时普通磨削和超声振动螺线磨削砂轮表面的磨损行为.结果表明:砂轮表面功率谱密度曲线的斜率k随着磨削行程的增大而逐渐减小,即k越小砂轮表面磨损越严重.其中,...     

表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响

目的从磨削液压力及润滑方面找到减少磨粒磨损、磨削热和降低工件表面粗糙度的方法。方法基于实际情况,将砂轮突出的磨粒分布函数和工件在磨削之前存在的粗糙度函数等效为余弦函数,对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45号钢而产生的流体压力和膜厚进行了分析。结果考虑砂轮和工件的表面粗糙度时,压力波动集中在中心区域,磨削区最大压力和最大膜厚明显增大。在考虑热效应的情况下,当两表面波长相等、幅值同时增大时,最大膜厚及平均膜厚增大,而幅值相等、波长增大时,润滑情况没有改善;当砂轮表面幅值波长相等且变大时,最大膜厚及平均膜厚增大,由此也可以得出当砂轮表面幅值波长不变,工件表面如此变化时结果相同;当两表面幅值和波长不相等且都成倍增大时,最大膜厚及平均膜厚增大。结论膜厚增大利于润滑时,能降低磨削温度,减少磨削烧伤和热变形,降低工件磨削后的表面粗糙度,减少非工作磨粒的磨损,减少砂轮修正次数,延长砂轮寿命。但是膜厚不会无限增大,因为磨削区域并不封闭,在实际工程中可依据此理论来确定最优解,优化磨削过程。     

基于尺度共轭梯度神经网络的TC4钛合金磨削烧伤预测

为预测TC4钛合金高速外圆磨削烧伤的程度,基于磨削烧伤后组织相变导致的工件表面硬度值变化,以表面硬度值来反映工件的磨削烧伤程度。采用尺度共轭梯度算法的神经网络对TC4钛合金高速外圆磨削的表面硬度值进行预测,根据表面硬度值与磨削表面烧伤程度的对应关系预测磨削烧伤。验证实验表明:预测结果与实验结果的误差在5%以内,模型预测效果良好。      

表面硬化钢磨削烧伤的监测和预报

成型磨削齿轮之类的表面硬化钢零件时极容易发生磨削烧伤的现象,严重地破坏了零件的表面完整性,降低了零件的使用性能。对表面硬化钢进行了大量宽磨削宽度的切入式磨削试验证实,用相对容易测量的磨削力和磨削参数计算所得的单位面积磨削功率P_c″与砂轮——工件接触区最高平均温度T_(max)间有极好的函数对应关系,表面质量的各种不同的检测结果完全与P_c″相对应,P_c″的二个临界值P_(cⅠ)″和P_(cⅡ)″以及F_n/F_t的变化率可用来预报和判别磨削烧伤的发生,并估算磨削表面残余应力值,从而为生产过程提供了切实可行的磨削烧伤监测和预报方案。     

基于电动机功率的磨削烧伤在线检测方法

对磨削温度在线检测进行了总结,分析了各自的特点。结合电机学与物理学中的知识,说明根据电动机功率检测磨削温度的可行性。这种检测方式更加方便,只要检测电动机的功率就能预测磨削区的温度,可以避免烧伤现象。当电动机的功率变高时（磨削区温度变高）,只要调整磨削参数使对应的电动机功率变低,就可使磨削区的温度降低。这种方法检测方便,适用于数控机床的适时控制,具有很大的现实意义。     

不锈钢点焊动态电阻曲线频谱与熔核的关系

运用快速离散傅里叶变换(FFT)方法,分析了不锈钢1Cr18Ni9Ti点焊动态电阻曲线的频谱特征,并通过对6个焊点的熔核直径的解剖验证,发现了动态电阻曲线幅频图中0 Hz及3.1 Hz处的幅频值与熔核直径成正比,3.1 Hz处的幅频值随熔棱尺寸变化的曲线斜率较小,0 Hz处的幅额值随熔核尺寸的变化更为敏感.     

超高速磨削主轴系统的动态有限元分析

运用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。针对超高速磨削过程中由转速产生的离心力的影响,先对主轴系统进行了静力分析,然后对其进行模态分析,获得各阶固有频率和振型。通过比较得知:考虑预紧力后,主轴系统固有频率都有提高。通过公式计算获得各阶固有频率所对应的临界转速,为磨削加工时避开共振频率提供理论指导。考虑到磨削力对主轴系统的激振力作用,利用Full法对主轴系统进行谐响应分析,获得了主轴跨中节点随激振力频率变化的幅频响应曲线,识别了产生共振的激振力频率。提出了进一步提高主轴动态特性的工艺措施。     

超声振动对珩磨加工过程中磨削液气泡空化作用的影响

为了对超声珩磨下的磨削液空化泡进行合理预测和控制,在分析磨削液空化机理的基础上,从气泡的控制方程出发,数值对比了超声珩磨与传统珩磨对磨削液气泡运动特性的影响,并研究了声压幅值和超声频率对磨削液气泡空化的作用,最后利用声强测量仪对磨削液气泡的空化强度进行了定量测量。结果表明:超声珩磨下气泡会发生膨胀及压缩的动力学过程,而传统珩磨下气泡会直接被压缩,且超声珩磨下气泡的溃灭速度比传统珩磨高两个数量级;当声压幅值较低时(pap0+ph),磨削液气泡不发生空化,随着声压幅值的增加(pa≥p0+ph),磨削液气泡的空化强度逐渐增强;超声珩磨装置共振时,磨削液气泡的空化强度最强,而超声珩磨装置非共振时,随着超声频率的增加,磨削液气泡的空化强度逐渐减弱。磨削液空化强度试验结果与理论分析基本相符。     

磨削功率信号采集与动态功率监测数据库建立方法

以PPC?3功率传感器和NI 9203数据采集卡搭建磨削功率监控实验平台,基于LabVIEW软件开发过程监测功率数据驱动的智能磨削工艺决策系统,促进磨削加工的绿色高效智能化。为克服决策系统底层过程监测数据（即在线采集的磨削动态功率信号）的数据量巨大且混入有噪声、典型特征不明显等问题,提出一种磨削功率信号特征提取和关系型数据库建立方法。采用Ⅱ型切比雪夫低通滤波器滤波,提高磨削功率信号的信噪比,基于寻峰寻谷法提取功率信号峰谷特征点并进行时域标记,且为保证磨削功率数据的完整性及精度进行首尾修正及插值修正。同时,基于二值化对磨削加工过程进行工作状态标记,并将动态流数据转换为字符串存储在关系型数据库单元格中。轴承钢磨削实验结果表明:数据库建立方法能够精确提取磨削功率特征,并将2090000个动态数据点转变为2×52998个单元格数据,其数据量降至原数据的5.07%,数据的存储规模显著降低,磨削功率数据库的访问速度加快。      

典型机床关键零部件切削/磨削比能数据库系统研发

以现有机床加工能耗研究为基础,根据材料去除功率与机床空载功率、加工功率的经验关系式,建立切削/磨削比能的经验计算模型,并通过以切削力/磨削力为基础的切削/磨削比能理论模型及其实验,验证该经验计算模型的可行性和正确性。基于此经验计算模型的切削/磨削比能的测量值和计算值,设计研发典型机床关键零部件切削/磨削比能数据库系统,包括基本架构、基础数据库和切削/磨削比能分析模块,使其系统化和规范化。用户可在软件操作界面迅速地实现所需数据的增、删、改、查等功能。      

砂布砂纸磨削实验的运动仿真

以JS-53A型砂布砂纸磨削试验机为物理模型建立砂布砂纸磨削试验的仿真系统.通过对磨削实验过程的运动和磨削轨迹分析,建立磨削轨迹和运动速度的数学模型,包括摆角方程、试样中心的轨迹和速度方程.使用MS-EX-CEL软件对不同齿轮传动比时的磨削轨迹和磨削速度进行仿真,得出了相应磨削轨迹曲线和磨削速度曲线、最大磨削速度的值和磨削轨迹的长度.当摆臂摆动周期是转盘转动周期的0.5或1倍时,磨削轨迹为重合的一条近似圆弧曲线,该传动比为合理值.不同的传动比时磨迹长度相差很大,因此在进行磨削对比试验时要固定传动比,即固定摆臂的摆频.     

外圆纵向磨削自适应控制器

设计了外圆纵向磨削自适应控制器,采用模糊自适应控制策略对磨削过程中的纵向进给量实时进行调整,使得粗磨阶段的磨削功率保持恒定,保证了稳定的功率响应.该控制器已经在改造后的智能磨削系统上进行了实验验证,结果表明该控制器可以对磨削条件的变化实现自适应控制,具有很好的鲁棒性和稳定性.     

管材轧制送料量对涡流探伤的影响

对不同轧制送料量的铝合金薄壁管材料进行涡流探伤试验,分析轧制送料量对涡流探伤的影响及原因,根据探伤记录曲线,做相位与幅值的关系曲线图。研究发现,随轧制送料量增加,相位幅值曲线变窄,探伤参数选择范围减小,检测效率降低,管材本底噪声加大,信噪比减小。因此,送料量大时难以保证军品质量精度要求。     

激光功率谱检测砂轮形貌的试验研究

本文应用激光功率谱在线检测砂轮磨损装置,研究磨削条件对砂轮磨损的影响,以及对磨削过程进行在线监测。试验结果表明,本检测装置可获得砂轮工作面一周形貌的特征参数及曲线,由此可定量地评价砂轮的磨削性能,科学地标定砂轮耐用度。     

超硬铸铁磨削用CBN砂轮磨钝过程的声发射检测

用声发射技术监测砂轮磨钝过程是一种方便而且可靠的新方法。在用CBN砂轮磨削超硬铸铁的基础上,研究了砂轮磨钝与声发射信号之间的关系。结果表明:(1)声发射信号的幅值能准确地反映砂轮的磨钝状态;(2)声发射信号的RMS值以及声发射计数率也同砂轮的磨钝状况相符;(3)锋利的砂轮和磨钝了的砂轮具有明显不同的功率谱。利用上述参量可以确定本试验条件下CBN砂轮的耐用度,预报和检测砂轮的磨钝及磨削烧伤。     

碳钛颗粒膜表面电子发射特性

采用磁控溅射技术沉积碳钛颗粒膜,应用图形化工艺制作基于碳钛颗粒膜的表面电子发射原型器件。在幅值渐增的三角波电压作用下,器件在电压幅值低于17V时,伏安特性呈明显的线性特性,对应的薄膜表面没有变化;进一步升高器件电压幅值,伏安特性呈明显的负阻特性,同时可以观测到表面电子发射,表面电子发射最大达到7.2μA,发射效率达到了0.094 3%,薄膜表面失色,产生明显的孔洞结构。根据F-N理论拟合器件电压和发射电流,所得Ie-Vf特性曲线呈直线,表明发射电子源于场致电子发射。     

管材轧制送料量对涡流探伤的影响

对不同轧制送料量的铝合金薄壁管材进行涡流探伤试验，分析轧制送料量对涡流探伤的影响及原因。根据探伤记录曲线，做相位与幅值的关系曲线图。研究发现，随轧制送料量增加，相位幅值曲线变窄，探伤参数选择范围减小，检测效率降低，管材本底噪声加大，信噪比减小。因此，送料量大时难以保证军品质量精度要求。     

基于比磨削能的聚晶金刚石磨削机理研究

本文基于试验所测定的聚晶金刚石（PCD）比磨削能u与磨削工艺参数的关系,结合所观查的对应磨削表面微观形貌,研究了磨削机理与比磨削能的关系。结果表明：比磨削能u值小即u〈25000J／mm^3时,PCD材料磨削机理为疲劳脆性去除;比磨削能u值较大即25000J／mm^3≤u〈120000J／mm^3时,PCD材料磨削机理为随着比磨削能u值的增大,疲劳脆性去除的比例减少、机械热量除及热化学去除的比例增大;比磨削能u值很大,即us≥120000j／mm^3时,PCD材料磨削机理为机械热去除及热化学上除、基本不发生疲劳脆性去除。     

磨削力对磨削表面层质量的影响的试验研究

用控力磨削的方法进行了试验研究,结果表明,由砂轮磨损或磨削参数变化引起的磨削力增大会使工件表面残余压应力减小,加工表面粗糙度增大。由于导致法向磨削力变化的原因很多,它与残余应力之间没有确定的对应关系。