影响切削工件表面质量的因素分析及要因的检测系统设计

采用因果分析图等质量分析工具分析了影响切削加工工件表面质量的原因,并找出了影响表面粗糙度的主要因素是切削力、切削温度和机械设备振动.针对切削力和切削温度影响因素,将薄膜热电偶技术引入切削温度检测,设计了一套切削力和切削温度的完整检测系统.试验表明,该检测系统人机交互作用强,操作简单,使用方便.     

双通道热电偶测温系统及其在切削温度测试中的应用

针对切削温度连续测试数据实时保存等问题,设计开发一种双通道热电偶连续采集系统,系统采用热电偶作为温度传感器,可进行双通道热电偶温度连续采集。应用到实际高速铣削工件切削温度测试中,测试结果表明:系统操作简单,性能稳定,为高速切削工件切削温度的理论分析提供了数据依据。增加热电偶数量该系统可实现多通道温度的实时连续采集。     

LabVIEW环境下切削加工过程监测系统的设计

开发了一种利用虚拟仪器软件LabVIEW为平台的切削加工在线监测系统。该系统主要完成对切削力和切削温度的实时监测,通过利用测力仪、红外热像仪、信号调理电路、数据采集卡和计算机组成的硬件系统,结合以LabVIEW为平台的软件系统实现切削力和切削温度的实时显示、信号调理、数据采集、数据存储和数据分析以及测力仪的标定等功能。     

刀具嵌入镍铬合金薄膜微传感器切削力测量的研究

切削力的测量旨在改进和提高切削加工性能。本文设计和制备了一种镍铬合金薄膜微传感器,将其焊接嵌入刀具的刀杆上以测量加工中的切削力。该传感器由Ti6A14V钛合金基体、镍铬合金薄膜层及氧化铝绝缘层组成。切削力引起的薄膜变形使四个电阻栅组成的惠斯通电桥产生输出电压,对其输入和输出电压之间的关系进行了理论分析。构建了切削力测量系统。研究结果表明,该薄膜传感器具有良好的线性度和更小的相互干扰,适合于各种条件下车削力的测量。     

瞬态切削用智能测温刀具的研究

针对传统切削温度测量手段无法实时测量刀尖切削区域瞬态温度的技术难题,研制一种基于NiCr-NiSi薄膜热电偶的瞬态切削用智能测温刀具,采用直流脉冲磁控溅射技术制备了致密性和绝缘效果良好的SiO₂绝缘薄膜及热电偶电极薄膜;利用自行研制的薄膜热电偶自动标定系统对研制的测温刀片的静、动态技术特性进行测试和分析,结果表明所研制的测温刀片在30～300℃范围内具有良好的线性,其塞贝克系数为40.5 μV/K,最大线性误差不超过0.92%,且响应速度快,时间常数为0.083 ms;可嵌入刀杆的温度测试单元实现了在切削加工过程中对瞬态切削温度数据的实时采集、数据存储与无线传输功能;现场试验结果显示,所研制的智能测温刀具可以快速准确监测0.1 s内刀具刀尖处瞬态切削温度的变化,为瞬态切削温度测试提供了新的方法,为智能测温刀具的研究与开发提供了新的技术途径。     

高速切削TiAl6V4温度和切削力动态变化规律研究

切削温度和切削力是反映高速切削加工过程的两个重要物性指标,是高速切削研究的主要内容.本文基于实验验证的有限元数值模拟技术,系统研究了高速切削TiAl6V4过程中切削温度与切削力随切削速度的变化规律,揭示了其中的物理起源,并对Salomon假设的存在性进行了初步探索.研究结果表明,刀具与切屑接触区温度总是随着切削速度的增...     

新型薄膜式热电偶切削温度测量传感器

研制了一种集成在刀头内的新型薄膜式热电偶。在切削的同时，能快速直接地测量切削温度。镀膜工艺采用了先进的磁控溅射和离子镀技术，成功地解决了绝缘、镀膜牢固性等问题。该热电偶测温接点位于刀尖，响应迅速，时间常数约为0．8ms；并且在0～600℃的测温范围内具有良好的线性和热稳定性。详细论述了传感器的结构设计、薄膜热电偶的制作、静态标定、动态标定以及检测电路。当应用于现场切削试验时，传感器能快速响应瞬态切削温度。     

LabVIEW系统在切削温度与切削力综合测量中的应用

介绍了以LabVIEW7．1为软件开发平台,利用PCI-8335A卡采集压电式测力仪和人工热电偶实现切削力与切削温度采集的综合测量系统,实现了三向切削力与切削温度数据的采集、预处理、分析和数据库存储。实现了切削过程的的实时监控,以反映刀具在切削状态下磨损或破损及切削用量选取的合理性。     

WiFi无线传输的薄膜热电偶温度采集系统设计

为了解决现有丝状热电偶温度数据采集系统的采样频率和传输速率低、传输方式不灵活、不适用于薄膜热电偶的问题，文中设计了一种采用WiFi无线网络作为数据传输方法、提高采样速率并引入非线性补偿方法的K型薄膜热电偶无线温度采集系统。实验结果表明，该系统能够在0～650℃的量程内对K型薄膜热电偶进行瞬态温度测量，最大采样率为100 kHz,温度分辨力为0.16℃,非线性补偿后的测量精度达到0.2级。幅频特性测试结果表明，该系统可对最高频率分量为25 kHz的瞬态温度信号进行测量。     

嵌入式薄膜热电偶测温刀具的设计

设计了一种嵌入式薄膜热电偶的刀具,以实现在切削过程中对刀具瞬态温度的实时测量。以刀具的前刀面作为基底来镀制薄膜,通过磁控溅射法在刀具前刀面制备了Al_2O_3绝缘膜、NiCr/NiSi薄膜热电偶以及Si_3N_4保护膜,最终制成了可以进行切削加工并能够实时测量切削温度的刀具。文中主要介绍了电极NiCr薄膜、Al_2O_3绝缘膜的制作过程及一些相关性能的检测,随后利用SolidWorks和DEFORM-3D对刀具进行了三维建模和切削过程的仿真模拟,得到了刀具的温度场分布。     

Dynamic Calibration of the Cutting Temperature Sensor of NiCr/NiSi Thin-film Thermocouple

In high-speed cutting, natural thermocouple, artificial thermocouple and infrared radiation temperature measurement are usually adopted for measuring cutting temperature, but these methods have difficulty in measuring transient temperature accurately of cutting area on account of low response speed and limited cutting condition. In this paper, NiCr/NiSi thin-film thermocouples(TFTCs) are fabricated according to temperature characteristic of cutting area in high-speed cutting by means of advanced twinned mic...     

[绿色制造工艺和系统]基于切削比能的高速干切工艺刀具温升调控方法

高速干切中,较高的切削速度和切削液的缺失使得切削热短时间内在刀具上大量聚集,造成刀具磨损并影响使用寿命,解决该问题的有效手段是控制刀具温度升高。通过分析高速干切削加工过程中切削热在刀具中的传递与作用特性,基于切削比能和切屑几何形貌建立高速干切刀具的温升模型,在此基础上以温升最小为目标,以切削速度、进给量、刀具主偏角为变量,提出一种刀具温度调控方法,并结合高速干式车削加工案例进行应用与验证分析。     

铝合金高速铣切屑温度实验研究

高速切削过程中切削温度对刀具磨损、工件的表面质量及加工精度有很大的影响。应用红外热像仪测温系统对高速铣削过程中切削温度的动态变化规律进行实验研究,其结果对高速切削具有很高的指导意义。     

基于混合推理的高速切削数据库系统的建立

高速切削包含大量相互作用的参量，详细地讨论了这些参量之间的相互关系和作用，并对工程中常用的智能方法进行了分析比较。在此基础上，提出了基于规则和实例混和推理建立高速切削数据库系统。在该系统中，实例推理起主要作用，当实例库中没有积累相关数据时，采用规则推理求解。根据各属性的特点和高速切削加工知识，确定了实例属性局部相似度的计算方法和各属性整体相似度的权值。为了快速查找实例，采用全部属性值索引和单个属性值索引两种索引方式，并采用规则推理来补充和验证实例推理的结果。规则和实例混合推理的采用，使系统的数据采集和知识更新简单易行。     

基于有限元仿真的高速干式切削立铣刀切削温度研究

基于传热学和金属切削理论,在热源法的基础上,建立了高速干式铣削时立铣刀温度场的数学模型;利用有限元软件ANSYS,分析了立铣刀在不同切削工况下温度场的变化规律,推导出了立铣刀平均切削温度的经验公式,以及切削温度与切削用量的关系。     

高速铣削近α钛合金的切削温度研究

切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度,而且也影响工件的加工精度和已加工表面质量。由于钛合金导热性差和化学亲和性强等原因,通常在其切削加工时切削温度高、刀具磨损严重,致使切削速度难以进一步提高。本文重点对钛合金高速铣削时的切削温度进行试验研究,阐明夹丝半人工热电偶法测温原理和所测热电势信号的物理意义。试验选用了3种不同类型的硬质合金刀具,系统地研究了切削用量、冷却条件及刀具磨损等因素对近α钛合金高速铣削时切削温度的影响。     

高速切削温度场的有限元分析

建立了正交切削的热传导分析模型,采用有限元法对高速切削条件下的温度场进行了数值模拟,得到切削速度对切削温度的影响规律,为研究刀具磨损机理、优化切削参数提供了有益的参考数据     

高速车削数据库的研究与开发

在对高速车削数据进行搜集和评价的基础上，建立了高速车削数据库系统并开发应用程序。该系统可以指导用户选择合适的刀具材料，提供高速车削参数，对加工表面质量进行预测并分析刀具非正常损坏的原因。该系统的建立有助于推动高速切削技术的推广及应用。     

绿色切削SiCp／Al复合材料的刀具温度研究

采用嵌埋人工热电偶的方法,通过正交试验研究了干切削SiCp／Al复合材料时切削参数对刀具前、后刀面切削温度的影响。选定切削参数,实验研究了干式切削、压缩空气风冷、油液浇注和MQL等冷却方式对前、后刀面切削温度的影响。试验结果表明,对于车削SiCp／Al复合材料,后刀面温度高于前刀面温度,进给量对刀具温度影响最显著,MQL切削条件下刀具温度最低。     

高速切削机床的方案设计与应用

介绍了高速切削的特点和高速切削机床的结构,包括高速进给系统、高速主轴系统等,并对高速切削机床作总体方案设计。最后对高速切削机床的应用前景提出了展望。