基于加工表面小波包能量分布比例的刀具磨损状态研究

将计算机视觉检测技术应用于刀具磨损检测。通过获取工件表面图像,利用数字图像处理技术对工件表面图像进行处理。由于工件表面图像信息主要集中在中频区域,利用小波包分解工件表面图像,可得到许多含有丰富中频信息的子图像,故可从中提取小波包能量分布比例特征,作为刀具磨损的度量指标。理论分析和试验结果表明,该方法是有效的。     

金刚石车削工件表面轮廓的仿真与分析

对振动情况下加工的工件表面的三维形貌进行了仿真 ,并从理论上对工件表面形貌的径向、周向与刀具螺旋轨迹方向的截面轮廓进行了分析。结果表明 :不同的截面轮廓分别载有不同的表面特征信息 ,利用这些特征有助于对刀具与工件间的相对振动进行辨识。采用有关文献中的试验数据对仿真结果进行了验证     

面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统

切削刀具制造商面临围绕大量工件材料和加工特征为客户提供合理刀具和切削参数的现状,切削工艺规划的核心步骤也是刀具和切削参数的确定。确定刀具和切削参数一般多从零件材料角度出发,可能导致工件与刀具不匹配。文中提出面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统的开发。系统包括车削特征、铣削特征、钻削和镗削加工特征,系统利用特征图形作为用户交互式接口,采用关系数据库结合数据驱动和规则推理逻辑来选择刀具和切削参数,利用数学模型计算过程参数包括单工步加工工时、切削功率、最大粗糙度等,并辅助制定工序。以车刀和车削参数选择为例,介绍该系统的实现方法。该系统可以辅助设计师及工艺人员选择合理的刀具和切削参数。     

基于RULBP与GLCM的已加工工件表面纹理特征表征

不同磨损状况的刀具在工件表面切削后形成的纹理特征也各不相同,工件表面纹理蕴含着大量表征刀具状况的信息。为有效、高效地提取反映刀具状况的工件表面纹理特征,提出1种结合旋转不变均匀算子的局部二值模式(rotation-invariant uniform local binary pattern, RULBP)与灰度共生矩阵(gray-level co-occurrence matrix, GLCM)的纹理特征提取方法。该方法利用RULBP与GLCM的计算原理分别提取工件表面纹理的微结构特征和宏结构特征,达到全面提取纹理"微宏观"特征的目的。实验结果表明,同常用的工件表面纹理特征提取方法相比,所提方法能显著提高纹理特征的表征度。     

超精密车削下刀具相对振动的辨识

在金刚石超精密车削加工中,刀具与工件之间不可避免地存在一定的振动, 从而影响工件表面质量.本文对在具有振动情况下工件表面的三维形貌进行了仿真,并从理论上对工件表面形貌的径向、周向与刀具螺旋轨迹方向的截面轮廓进行了分析,结果表明不同的截面具有不同的信息特征,并据此对仿真得到的工件表面三维形貌数据进行了振动辨识.     

基于动力学响应的球头刀五轴铣削表面形貌仿真

针对自由曲面球头刀五轴铣削中刀具与工件复杂的位姿关系,利用球头铣削刃的三维次摆线轨迹,提出一种在工件表面等距离间隔缓存残留高度、在刀具端等时间间隔缓存振动响应的双缓存离散机制,分别实现五轴铣削中的名义加工表面形貌建模与系统动态响应轨迹仿真。在此基础上,以切削刃经过工件表面残留区域的时间信息为纽带,利用系统瞬时动态位移响应的插值信息对已加工表面法向残留高度进行修正,建立考虑铣削系统动力学响应的已加工表面形貌预测模型。以变切深、变转速、恒定的刀具倾角与每齿进给量所进行的验证试验表明,提出的球头刀五轴铣削表面形貌建模方法可有效预测颤振工况与稳定铣削工况的加工表面形貌与纹理特征。     

基于UG二次开发的数控刀具管理与选取系统

以UG二次开发和数据库互联ODBC为基础,建立刀具三维模型的数控刀具数据库系统.系统中提供数控机床、工件和加工信息的常用参数,完成具有较高适应性的数控刀具选取.同时具有链接、访问及维护刀具数据库的功能,实现对刀具管理及合理配置.     

基于特征的数控刀具分类体系及编码系统研究

通过对数控刀具相关信息的分析,明确了数控刀具典型的工艺特征、公共特征和固有特征,并依据数控刀具的相关特征构建了完善的数控刀具分类体系。同时,结合数控刀具管理的相关信息和实际需求,分析了数控刀具型号代码在实际刀具管理过程中的不适用性,并采用字母、数字以及数控刀具特征信息相结合的柔性编码方式,研究开发了一套包含数控刀具典型特征信息和管理信息的数控刀具选择与管理编码系统。该系统为在实际生产中实现数控刀具的合理选择和有效管理提供了参考和依据,也为企业开发自己的刀具管理系统提供了可行条件。     

提高虚拟车削仿真质量的工件建模方法

根据车削加工工件的几何外形和成形特点 ,提出了包含加工误差信息的回转体类工件半剖轮廓多边形建模方法和记录、组织加工误差信息的刀具轨迹法。在虚拟加工中 ,刀具扫描体被简化表示为刀具扫描体轮廓多边形 ,简化了仿真计算。同时还对加工过程仿真和反映加工误差的已加工表面形貌的构建等关键问题进行了研究。该建模方法在VMIS虚拟加工与检测系统中获得了应用     

非金属材料阀门球体高精度球面光整机的开发设计

非金属材料阀门球体高精度球面光整机采用刀具与工件切线垂直的方式进行球体表面精加工,切削过程中系统根据刀具与工件轴线夹角的变化,自动控制主轴转速和刀具摆动的角速度,工件表面各点切削线速度恒定,保证工件质量。     

数控刀具管理编码系统的设计与开发

依据数控刀具的工艺、结构及材料等特征信息,结合实际刀具管理的需要,对数控刀具进行信息的分类和排序,采用字母与数字混合的方式进行了数控刀具编码系统的设计与开发,使刀具编码包含了数控刀具所有的特征信息与管理信息,确保了刀具编码符合唯一性、适应性、稳定性、可扩充性、可识别性和可操作性原则,满足了生产过程中数控刀具管理的需要。     

基于数据库的刀具管理系统的设计与实现

通过需求分析、数据库设计和实现,提出了快速刀具查询和数据库管理系统,提高了刀具利用率以及数控加工的灵活性与效率。     

机床功率监控系统的数学模型及其应用

从机床能量传输数学模型出发,首次建立了机床功率信息传感型监控系统（简称机床功率监控系统）的数学模型,提出了些模型在研究机床功率信息动态响应特性,提示功率住处随切削负载率和在外界干扰信息作用下的变化规律,识别刀具磨损、破损状态,诊断机械加工故障,测试机械加工过程中的某些机械量或电量等方面有着多种功能和用途,并列举了应用此模型提示机床功率监控系统中功率信息的迟滞响应特性的实例。     

A microcontroller-based end milling cutter monitoring and management system

The monitoring of end milling cutting operations for tool breakage is achieved using a low-cost microcontroller-based system. The system is based upon acquiring and analysing machine tool-based signals for characteristic responses to tool breakage. Spindle speed and load signals are shown to be responsive to tool condition and thus capable of supporting the deployed approach. The resulting system operates in real time with tool breakage detection consistently diagnosed within two revolutions. The monitoring function is extended to consider tool wear using analysis methods applied in the time and frequency domains. Decisions about tool condition are made by integrating all relevant information into a rule base. Higher-level tool management functions supported by the deployed system are identified.     

MACHINING CHARACTERISTICS OF COMPLEX SURFACES USING FAST TOOL SERVO SYSTEM

Optical components with complex surfaces are more and more widely applied, but it is very difficult to manufacture these components by using traditional mechanical fabricating methods. Fast tool servo system can manufacture these complex surfaces or microstructures efficiently and accurately. The relative position between the tool and workpiece surface will vary continuously in the fast tool servo machining process, owing to the height change of workpiece profile in the same circle, and this will worsen the cutting conditions and debase the machining accuracy. In this paper, the cutting characteristics are studied in the fast tool servo machining process of complex workpiece, including the varying rule of cutting angle, and its influences on the rake angle and back angle, and the choice of machining parameters. Furthermore, the conditions for identifying tool interference are given. On the basis of the above work, two kinds of typical complex workpieces are manufactured by using fast tool servo system, including radial sinusoidal workpieces and lens array. The measuring results indicate that surface accuracy can reach 0.14 μm (peak-to-valley value) and the roughness is less than 10 nm (mean value).     

陶瓷刀具切削数据库管理系统的建立

为实现对陶瓷刀具各种信息的查询及管理，以PowerBuilder8．0为平台，运用Microsoft SQL Server2000数据库管理系统，建立了陶瓷刀具切削数据库管理系统，可快速查询陶瓷刀具的各种加工信息，如切削用量、刀具几何参数，给现场人员提供必要的咨询。使用该数据库可方便实现陶瓷刀具管理，实现了陶瓷刀具加工不同工件时相关信息管理的规范化、科学化。     

数控加工中心刀具信息集成技术的研究与开发

本文研究开发的数控加工中心机床刀具信息集成技术，是一个集成化的管理系统软件，可以实现加工中心模块式组合刀具库的管理、多标准刀具系统刀具及切削参数选择的功能，解决了工艺设计中的自动配刀、刀具管理集成和工艺文件自动输出等问题。     

基于多线程的刀具管理系统研究

针对网络信息技术的发展对企业制造资源管理提出的新要求,提出了基于多线程的刀具管理系统,实现了一个网络环境下的智能刀具管理平台,并以刀具的网络化、智能化管理为主,通过权限管理机制,实现了刀具资源的智能搜索管理.主要介绍了如何利用多线程机制实现系统的多任务以及多任务之间的协调和同步问题,同时还讨论了刀具使用和成本信息的反馈问题.     

七轴混联机床机构干涉校验算法及工作空间快速校验的研究

在加工具有复杂曲面的工件时,同六轴并联机床相比,七轴混联机床的加工能力有所提高,能够快速加工多个曲面,降低由于多次装夹造成的加工误差,缩短加工时间,有利于充分发挥并联机床的优势。为了避免加工过程中出现干涉碰撞问题,同时确保整个工件都在加工空间内,提出并详细讨论了七轴混联机床的机构干涉校验算法及工作空间快速校验算法。这些算法对混联机床的设计和控制系统的开发有着一定意义。     

Permutation entropy based real-time chatter detection using audio signal in turning process

Machine tool chatter is an unfavorable phenomenon during metal cutting, which results in heavy vibration of cutting tool. With increase in depth of cut, the cutting regime changes from chatter-free cutting to one with chatter. In this paper, we propose the use of permutation entropy (PE), a conceptually simple and computationally fast measurement to detect the onset of chatter from the time series using sound signal recorded with a unidirectional microphone. PE can efficiently distinguish the regular and complex nature of any signal and extract information about the dynamics of the process by indicating sudden change in its value. Under situations where the data sets are huge and there is no time for preprocessing and fine-tuning, PE can effectively detect dynamical changes of the system. This makes PE an ideal choice for online detection of chatter, which is not possible with other conventional nonlinear methods. In the present study, the variation of PE under two cutting conditions is analyzed. Abrupt variation in the value of PE with increase in depth of cut indicates the onset of chatter vibrations. The results are verified using frequency spectra of the signals and the nonlinear measure, normalized coarse-grained information rate (NCIR).