铣削数据自动采集与处理系统（一）

本文介绍铣削数据自动采集与处理系统的硬件总体结构与软件。该系统由铣削力测量系统、铣削温度测量系统和铣削刀具磨损测量系统组成,能同时采集力、温度、磨损数据,提高了效率。其软件有信号提取、试验方案设计、数据缓冲、干扰自动消除、数据回归分析、试验曲线自动绘制等多方面功能,自动化程度较高。     

基于多传感器的刀具状态监测系统

以铣削加工为对象,研究了多刃切削加工过程的刀具状态监测问题,从系统的角度分析了刀具状态的多传感器监测原理,并以此为依据确定了采用声发射（ＡＥ）传感器和动态切削力传感器可有效地监测加工过程。文中提出了一种多传感器信号的特征提取方法,该方法利用偏最小二乘法计算样本矩阵的本征值,根据置信因子确定特征维数。为验证该方法的有效性,建立了一个铣削加工实验系统,实验结果表明,该方法可在多种切削条件下获得较高的识别率。     

高速铣削颤振识别和稳定性预测

颤振是刀具与工件之间剧烈的自激振动,是影响工件表面质量与刀具磨损的重要因素。通过高速铣削试验,对加工过程中铣削力与振动信号进行分析,给出了一种通过监测加工过程中信号功率谱能量比变化来识别颤振的方法。试验结果表明:颤振发生时信号功率谱最主要的特性是在主轴转动频率、切削频率及其谐波两边等间距处会出现相应的颤振频率,当主颤振频率处的能量超过一定的阈值时,加工系统颤振,否则,无颤振。建立了颤振动力学模型,通过试验获得了铣削系统频响函数和铣削力系数,绘制了铣削加工稳定性曲线。结合提出的颤振识别方法,验证了动力学模型的准确性,可为实际加工中合理选择加工参数和颤振监测提供参考。     

基于Web的铣削过程颤振稳定域远程仿真系统研究

文章在分析数控加工铣削过程颤振稳定域仿真技术,介绍MATLABWebServer应用程序体系结构与开发原理的基础上,研究开发了基于Web的数控加工铣削过程颤振稳定域远程仿真系统;该系统实现了MATLAB语言与HTML语言的结合应用,为数控加工过程切削参数的合理、有效地选择提供了一种网络化远程仿真工具和方法,整个系统的主要功能在实际数控加工中得到了相应的验证。     

立铣加工过程中的微元铣削力建模分析

针对单纯通过高速切削技术制造某些大型飞机零件过程中,存在难以控制的加工变形和较强表面残余拉应力分布等突出问题,以直齿和螺旋齿立铣加工过程为研究对象,基于微元切削机理,通过对刀齿铣削过程的分析,建立动态铣削加工仿真模型,导出铣削面积、铣削力、主轴扭矩、铣削功率与切削用量的关系.数值模拟结果与试验值较吻合,表明该模型可以实现动态铣削力预测,优化切削用量.     

CATIA2.5轴平面铣削方法

平面铣削(Facing)是在水平切削层上创建刀位轨迹,用来去除工件上的材料余量的一种加工方法.平面铣削的刀具轴线是垂直于切削层平面,它常用于直壁的平面零件加工.平面铣削是2.5轴加工,虽然简单,但在整个零件的加工过程中有较为广泛的应用.下面就简要介绍平面铣削的过程和方法.     

基于振动触觉反馈的机器人辅助骨曲面铣削

在骨曲面铣削时,机器人在控制铣削深度的同时需调整刀具与骨面的夹角来确保手术质量.针对这一问题,本文首先建立了铣刀的振动模型,讨论了铣削时铣刀与骨切面的夹角对铣削振动的影响.其次利用固定在铣刀上的三轴加速度传感器,采集铣刀在铣削过程中的振动信号,并使用快速傅里叶变换从信号中提取出铣刀旋转频率谐波的幅值.然后通过先验实验拟合出切向加速度信号中的一次谐波幅值与深度的线性关系,同时得到轴向加速度信号中的一次谐波幅值随夹角变化的关系,证明这两种谐波幅值可作为控制深度和夹角的反馈量.最后利用PID(比例-积分-微分)控制器和机器人逆运动学提出了基于振动触觉的骨曲面铣削方法.实验结果表明,铣削深度设置值为0.5 mm时,未引入和引入夹角控制方法时的骨曲面铣削深度的均值和标准差分别为0.455 mm±0.046 mm和0.499 mm±0.028 mm.所提方法能提高机器人铣削骨曲面的精确度.     

钛合金铣削温度的有限元仿真研究

针对钛合金铣削加工中刀具磨损严重,加工效率低等问题,应用专用金属切削有限元仿真软件Advant Edge FEM,对钛合金TC4的铣削加工过程进行二维切削仿真。研究切削过程中切削温度的分布情况,及刀-屑接触区温度随切削速度变化的规律,为提高刀具寿命以及切削参数的优化提供一定的参考依据。     

微径球头铣刀铣削表面误差建模与仿真

以微细铣削表面误差为研究对象,考虑尺度效应,建立了微径球头铣刀铣削力模型.将刀具简化为阶梯状悬臂梁,运用虚位移原理结合机床-工件系统变形获得刀具在铣削力作用下的变形量,并将其耦合到切削刃轨迹中,最终建立了综合主轴径向跳动、最小切削厚度、刀具弹性变形及机床-工件系统变形等因素的铣削过程表面创成物理模型.在此基础上,提出了微径球头铣刀铣削表面误差三维仿真算法,并通过仿真算例分析了各因素对工件铣削表面误差的影响.最后通过实验验证了该算法的有效性和可行性.     

机器人轨迹跟踪精度对铣削再生颤振的影响

针对工业机器人低轨迹精度导致的轨迹跟踪误差，分析了切削过程中动态切削厚度和时滞效应对轨迹跟踪误差的响应。考虑轨迹跟踪误差引起的加工底面过程阻尼增加现象，建立包含轨迹误差的动态切削力模型。通过铣削实验验证了该模型，发现了机器人轨迹跟踪误差引发的动态切削厚度变化、时滞效应以及过程阻尼增加等现象能够提高临界轴向切深，扩大铣削加工的稳定域，但会降低表面质量与尺寸精度。本文的理论模型解释了在机器人铣削实验过程中出现的颤振发生又逐渐消失的特殊现象，为提高机器人铣削效率及抑制铣削颤振提供了理论模型。     

基于UG的高速加工技术

高速加工通常指的是在合理的切削速度和较高的表面进给速度下进行的立铣加工.高速铣削主轴转速高、切削进给速度高、切削量小,但单位时间内的材料切除量却增加3～6倍.高速铣削在工件本身刚度不足(如薄壁件和细长杆件)、复杂曲面加工、难加工材料以及精密切削等加工领域中都得到了充分的应用.     

CATIA 2．5轴轮廓铣削方法

轮廓铣削（Profile Contouring） ,可以对零件的外部轮廓进行切削,包括了两平面间轮廓铣削（Between two planes）、两曲线间轮廓铣削（Between two curves）、曲线和曲面间轮廓铣削（Between curve and surfaces）以及端平面铣削（By flank contouring）四种加工类型。本文以如图1所示的零件为例介绍轮廓铣削的各种方法。     

一种基于声信号的手术机器人骨切削深度控制方法

为了实时估计并控制手术机器人的骨切削深度,首先建立了基于声信号的切削深度估计模型,分析了模型参数的影响因素,并通过验证实验降低不同切削过程和运动参数对模型参数的影响.然后对手术机器人的切削深度控制原理和稳定性进行了分析,提出了一种基于声信号的手术机器人骨切削深度控制方法.利用快速傅里叶变换从切削声中提取刀具旋转频率的一次谐波幅度作为反馈量,根据机器人运动参数在线调整模型参数来估计骨切削深度,进而通过PID(比例-积分-微分)控制器控制手术机器人的骨切削深度.最后,对所提方法进行了实验验证,对估计精度和安全量程进行了实验评估,并与其他方法进行了对比.结果表明,形变和骨密度的变化对所提方法的切削深度控制的影响较小;对于不同固定方式下的猪脊骨,切削深度能保持在可接受的水平;在0～0.5 mm的铣削深度范围内,信号的线性度较高,独立线性率为8.812％F.S.(全量程).所提方法可用于提高手术机器人的骨切削操作的安全性.     

基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统

本颜色识别系统主要实现对几种典型颜色的自动识别。本设计基于SOPC技术,使用NiosⅡ软核处理器实现,包括模拟和数字两个主要部分。模拟部分主要负责颜色信号的采集、放大,采集信号使用CLS9032单晶硅双结型色敏传感器;数字部分主要负责颜色信号的处理和识别,硬件使用Altera公司的NiosⅡ处理器系统组建,软件使用C语言编程,实现了性能和成本的最大平衡。     

圆刃铣刀螺旋铣削的Z-map高精度数值仿真

为提高圆刃铣刀螺旋铣削仿真精度,提出一种基于Z-map的高精度数值仿真方法.根据圆刃铣刀螺旋铣削运动的几何机理进行切削区域单值区划分与切削区域网格点的快速搜索,推导出用于高精度Z-map网格点z值计算公式,以保证数值计算具有平方收敛速度.仿真实例表明,该方法在保证切削仿真计算速度的前提下,显著地提高了圆刃铣刀螺旋铣削的仿真精度.     

基于Deform-3D转子轮槽加工切削力仿真的研究

利用Deform-3D对转子轮槽铣削过程中的铣削力进行了仿真研究。建立了轮槽铣削仿真切削模型,分析了不同切削用量对轮槽铣削过程中切削力的影响。这为转子轮槽铣削加工过程参数的优化提供了借鉴。     

机器人辅助椎板切除的骨铣削状态感知与运动控制

本文旨在提高机器人辅助椎板切除时的骨铣削操作安全性.首先,提出一种基于激光信号和线性自抗扰控制器的铣削深度监测与控制方法,辨识了机器人的位置控制传递函数,并通过分析椎板的铣削力、受迫振动和铣削过程,给出基于骨铣削声信号的铣削进给速度优化原理.然后使用基于带通滤波器和普罗尼算法的声信号处理方法,用于手术动力装置主轴旋转频...     

基于虚拟仪器的加工振动监测系统

建立振动数据采集与分析系统是对零件加工过程进行监控的基础。本文介绍了振动信号采集试验系统的构成和实现方法。系统硬件采用PC-DAY结构,软件开发利用NT公司的虚拟仪器(LabVIEW),运用多线程技术、循环缓存技术实现数据高速、实时存储,通过参数设置解决数据采集同步问题。系统应用于精密零部件高速铣削过程的状态监控试验中进行振动信号的采集。     

基于三角面模型的虚拟轮廓铣削仿真研究

针对基于三角面片构建的带内腔毛坯模型,在轮廓铣削仿真时,由于在不完全被切除的三角面片中未被切除顶点的不移动,所造成被切削轮廓面不光顺的问题,提出了沿刀具切削包络面的法向,未被切除的顶点移动到包络面上的方法,解决了轮廓面不光顺的问题;而对于仿真铣削带内腔毛坯时,就内外表面如何关联的问题,首先提出了判断刀具进出模型内外表面的算法,然后给出了轮廓面与内腔面关联的方法,完善地解决了这一问题.基于本研究提出的方法,通过VirtoolsDev开发平台,对带内腔的三角面片模型,获得了具有光顺切削表面的仿真效果.同时,使得铣削仿真精度也得到了根本性的改善.     

应用传感器检测铣削过程中产生的声发射信号

采用压电传感器对铣削过程中产生的声发射信号进行了检测，对传感器的安装位置和安装方法进行了试验研究．结果表明：传感器安装的位置和方法不同，对所接收到的声发射信号各不相同．利用很值和有效植二参数的检测可判断传感器所采集的最佳声发射信号．