基于切削力的小波神经网络刀具磨损状态监测

为了有效地进行刀具状态监测,采用小波神经网络对刀具进行故障诊断.通过小波变换提取刀具磨损切削力信号的特征,利用小波包分解技术对信号进行分析,得到有效的特征量作为BP神经网络的输入样本,并对网络进行学习训练,完成对刀具磨损状态的有效识别.仿真结果表明该方法是有效的.     

基于切削力和神经网络的铣削刀具状态监测研究

基于切削力分量测量信号,提出了用于端面铣削的刀具状态监测(TCM)的3层BPNN网络系统,用于估计铣削过程中的刀具磨损(Vb)和表面粗糙度(Ra).利用切削力数据构建了6×10×2结构的神径网络的训练样本,并对其性能进行了评价.建立了刀具磨损和表面粗糙度与有关的切削参数关系.试验结果表明模型输出与直接测量的刀具磨损和表面粗糙度的值非常接近,证明了该方法是可行的.     

刀具磨损在线监测研究现状与发展

金属加工过程中,切削刀具的状态对于生产效率和表面加工质量有重要影响,因此刀具磨损在线监测具有重要意义。介绍了最近几年常用的刀具磨损在线监测方法,包括切削力、振动、声发射、温度、电流与功率信号,分析了每种信号的监测方法及其特点,并与实验结果进行了对比。提出了多传感器融合技术能有效避免单独使用一种检测手段的弊端。     

基于小波神经网络的刀具状态监测

建立了一种小波基函数神经网络的切削刀具磨损状态监测系统。通过提取反映刀具磨损状态的特征参数：声发射，主功率，进给电流为输入信号，利用Morlet解析小波神经网络的非线性模型，获得表示刀具磨损状态的特征量，来实现刀具磨损状态在线智能监测。它可以有效地提高系统识别的精确度和可靠性。     

基于隐马尔科夫模型的刀具磨损连续监测

与离散的刀具磨损状态的分类识别相比,人们更希望得到连续的刀具磨损值,从而为最终的控制过程提供更准确的信息。为了监测连续的刀具磨损值,采用易于采集的振动和声发射信号作为监测信号,提取信号的时域特征、频域特征和时频域特征,从中筛选出对刀具磨损敏感的特征,并采用隐马尔科夫模型建模,最后通过概率计算得到连续的磨损值。通过比较采用切削力、加速度和声发射信号的监测模型和仅采用加速度和声发射两种信号的监测模型,发现在没有切削力信号的情况下,仍能够准确地预测刀具磨损值。     

基于小波包分解的刀具磨损特征分析

为了高效准确地在线监测加工高温合金过程中的刀具磨损,有效地提取刀具磨损相关特征显得尤为重要。文章提出了基于小波包分解的刀具磨损特征提取方法,将刀具切削过程中的切削力信号在时频域下分解重构,分析了各频段重构信号能量值与刀具磨损的相关性,提取了信号分解重构后小波包系数能量值中与刀具磨损相关的两个频段信号作为刀具磨损监测的特征参数,最后通过试验结果表明,采用小波包分解方法在切削力信号中提取的切削力特征和切削振动特征可作为刀具磨损特征,从而为后续研究刀具磨损在线监测提供有效输入。     

基于双谱奇异值分解的刀具磨损识别方法

针对刀具磨损声发射信号的非线性、非平稳特性,提出一种基于双谱奇异值分解的刀具磨损特征提取方法.对刀具不同磨损阶段的声发射信号进行双谱分析,构造初始特征向量矩阵,然后对初始特征向量矩阵进行奇异值分解,计算奇异谱,将奇异谱作为刀具磨损特征向量,利用最小二乘支持向量机对刀具磨损状态进行识别.实验结果表明:所提取的特征可以很好地反映刀具的磨损状态,最小二乘支持向量机更适于在小样本下实现刀具磨损状态的识别,与神经网络识别方法相比具有更高的识别率.     

在线金属切削刀具磨损状态监测研究的回顾与展望I:监测信号的选择

切削刀具的状态直接影响工件的质量及加工成本,因此刀具的状态监测越来越受到人们的重视,为了达到这一目的,监测信号的选择是至关重要的.对近年来在学术期刊上公开发表的关于刀具磨损在线监测研究文献中所采用的监测信号作了简要的回顾,仅限于间接监测方法,例如监测切削力、振动、声发射、主轴电流等信号.分析这些信号各自的优缺点,并得出结论:多传感器融合的监测方法以其信息覆盖范围广,抗干扰能力强、冗余性好,能较完善、精确地反映切削过程等优点,将成为未来刀具状态监测技术的发展方向.     

刀具磨损切削力功率谱特征多分辨分析

根据小波变换具有多分辨分析的特点，利用小波变换对不同刀具磨损状态下的切削力信号功率谱进行分解与重构处理。获得了切削力信号功率谱在不同分辨率下的变化特征，分析了各尺度重构信号功率谱谱峰及方差随刀具磨损的变化规律，实验结果表明：采用小波分析技术可有效实现切削力信号功率谱特征信息提取，提取的信号功率谱特征对刀具磨损状态的变化十分敏感，为刀具磨损提供了有效的监测方法。     

基于小波分析的切削力信号特性研究

刀具磨损状态与切削力密切相关.随着刀具磨损逐渐增加,切削力信号的平均值与波动幅度都逐渐增大.本文作者利用db5小波分析了切削力的信号特征.结果表明:第三、四层细节信号的标准差随切削过程变化不明显,而第一、第二层细节信号的标准差随着刀具磨损的增大而增大,其变化趋势与原信号的标准差变化趋势较为相似,因此可以将其作为特征参数用于切削过程监控.     

高温合金高速切削性能分析及参数优化

对铁基高温合金切削过程进行有限元建模和动态数值模拟,并结合高速切削试验平台,通过多元正交试验分析切削参数对切削力及刀具磨损的影响规律,得到基于切削用量的切削力和刀具寿命预测模型。最后应用遗传算法对切削参数进行合理选择与优化,试验所得数据为镍基合金高速切削工艺参数的选择提供了参考和依据。     

聚晶立方氮化硼刀具磨损与寿命研究综述

聚晶立方氮化硼(PCBN)是一种超硬刀具材料,由于其具有硬度高、化学稳定性和热稳定性好等优点,已经被广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域的机械零部件加工。文中分析了PCBN刀具的主要磨损形式及其原因,并从刀具材料构成和几何形状、工件材料以及切削条件3个方面总结了影响PCBN刀具磨损和寿命的主要因素,最后介绍了切削参数优化和添加涂层等方法在提高刀具耐磨性与寿命方面的应用。     

金刚石的磨损形态对工具切割性能的影响

通过对不同金刚石锯片的切性能测试和磨损表面形貌观察，分析了工具中金刚石颗粒的磨损形态与工具胎体的磨损性能之间的关系及其对工具切割性能的影响，指出工具中磨平或抛光的金刚石对工具的切割性能不利，而新出刃和微破碎金刚石颗粒的增多，有利于提高工具的切割性能。     

基于微磨削方法的微织构刀具制备与切削性能研究

目的研究表面微织构对硬质合金刀具切削性能的影响。方法采用微磨削方法在硬质合金刀具前刀面加工出具有不同结构参数的横向、纵向和交叉微织构,通过AL6061切削试验和有限元切削仿真,研究表面微织构对硬质合金刀具的切削温度及刀具磨损的影响。结果采用V形金刚石砂轮微磨削方法能够加工出几何形状规则且表面质量良好的表面微织构。与无织构刀具相比,微织构刀具的切削温度明显降低,高温区域明显减少,其中横向织构刀具降温效果最为显著。微织构刀具的切削温度随沟槽间距的增大而升高,沟槽间距为150μm时,切削温度最低。表面微织构能够有效减轻刀具前刀面的粘结磨损,横向织构刀具减摩抗粘效果最好,且采用较小的沟槽间距更利于减轻刀具的粘结磨损。随着切削速度的增加,表面微织构的抗粘结作用更加明显,当切削速度为150 m/min时,沟槽间距为150μm的横向织构刀具的切屑粘结面积最小。结论在横向、纵向和交叉织构刀具中,沟槽间距为150μm的横向织构刀具切削性能最好,即降温效果、抗粘结性能最为显著。     

刀具磨损声谱特征的分析

刀具在切削过程中，会产生大量的声信号。文中运用统计方法对切削声信号进行了深入分析，并对可听阈内的声信号按低频带、中频带和高频带分别进行了功率谱分析。研究结果表明，切削声信号中100—8kHz频带内的特征频率分量反映了刀具磨损状态及其变化规律，这为利用声信号进行刀具实时在线监测奠定了基础。     

具有沟槽微织构的超硬材料刀具切削仿真与实验研究

目的 探究微织构置入切削刀具表面对切削性能产生的影响.方法 在具有沟槽微织构的超硬材料刀具上,设计了切削仿真与实验.基于流体动压射流和流体二次润滑,以J-C准则作为车削的本构关系,采用ABAQUS进行仿真.在相同条件下,对有无沟槽微织构的超硬材料刀具进行了三维切削Al6061模拟,并结合刀具应力和前刀面切削温度,对切削性能进行了分析.采用飞秒激光工艺制备了新型沟槽微织构超硬材料车刀,并在CA6136车床上进行单因素切削实验.结果 刀具在置入沟槽微织构后,不仅降低了摩擦副间的接触面积,而且在切削液的双重作用下,瞬时高温现象也得到了缓解.在干切削条件下,沟槽微织构刀具的前刀面不具有较好的减磨抗粘能力,刀具磨损较快.在切削液润滑、流体动压射流现象和沟槽微织构共同作用下,刀具的摩擦磨损状况得到很大改善,使用寿命得到延长.结论 综合切削仿真与实验结果可知,微织构置入切削刀具表面能够提升刀具切削性能并缓解刀具磨损情况.     

表面微织构在切削过程中的研究进展

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。     

切削刃数量对球墨铸铁铣削性能及表面形貌特征的影响

目的 提高球墨铸铁铣削表面质量和刀具寿命。方法 通过刀具轨迹计算和切削试验,研究球墨铸铁平面铣削过程中切削刃数量对切削性能、刀具磨损和表面形貌特征的影响,并用分形维数和表面粗糙度共同表征表面形貌。结果 刀具轨迹分析表明,由于铣削过程中,刀具切削方向和进给方向间的夹角不断变化,铣削表面不同位置和方向的表面形貌存在差异,进而导致表面粗糙度存在较明显的差异。通过铣削试验研究切削刃数量对铣削表面不同位置和方向的几何特征的影响规律发现,随着切削刃数量的成倍增加,切削力显著增加,同时刀具磨损量降低了36.5%,表面粗糙度值降低了39.2%,表面轮廓分形维数值增加了4.8%。结论 增加切削刃数量可以使每齿切削力和刀具磨损均显著减小,刀具寿命显著增加,同时表面粗糙度减小,分形维数增大,即切削刃数量的增加使表面质量更好,表面轮廓结构更复杂。     

高温合金切削刀具的研究现状及进展

高温合金具有较高的强度、抗高温氧化性等性能,被广泛应用于各种领域中,其加工时切削温度高、加工硬化严重、刀具磨损严重,是最难加工的材料之一。本文综述了国内外高温合金切削刀具的研究现状。阐述了高温合金的切削特性,重点对高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、PCVB这几类高温合金切削刀具材料的研究现状进行了分析;同时,也对国内外切削高温合金刀具的结构、切削加工工艺参数以及磨损机理的研究现状进行了概述。在此基础上,发现高温合金切削刀具虽然已经研发设计出了多种新刀具材料、新切削工艺参数,但仍然需要进一步了解影响刀具性能的因素及刀具磨损机理。因此,本文提出了建立评估刀具使用性能体系和研发高性能的刀具材料是高温合金切削刀具的主要研究方向。     

预置表面织构对硬态切削加工的影响分析

利用电火花穿孔技术预置表面织构,有效抑制硬态切削过程中较大切削力的产生,避免刀具磨损加剧,提高刀具使用寿命。使用CBN刀具硬态切削GCr15淬硬钢,设计关于切削深度、切削速度、进给量三因素无织构正交切削仿真模拟及试验,利用极差、方差及信噪比值法对仿真及试验数据进行分析,确定最佳切削参数组合,以及各参数对硬态切削过程中产生的切削力的影响程度。使用最佳切削参数组合,硬态切削预置表面织构的GCr15淬硬钢,观测刀具磨损情况,测量切削力,并与无织构等同切削条件下的结果进行对比分析,验证预置表面织构能够有效降低刀具磨损,提高刀具使用寿命。