基于多传感器信息决策级融合的刀具磨损在线监测

针对无法精确掌控机械加工过程中刀具磨损状态的现状,提出一种基于多传感器信息决策级融合的刀具磨损在线动态监测模型。该模型对采集的振动、力、声发射传感器信号进行特征提取后,将特征按传感器类型划分为独立样本。划分后的独立样本分别对同一个刀具磨损量进行回归预测,进而对每一个独立样本预测得到的刀具磨损量进行加权综合决策,最终决策出刀具磨损量。实验结果表明：刀具磨损在线动态监测模型能够有效地提高刀具磨损动态预测精度,平均预测准确率可达97.9%;与现有研究方法相比,预测准确率至少提升4%以上,预测时间仅为0.016 s,具有较大优势。     

硬质合金刀具月牙洼磨损定量化实验研究

定量研究了细晶粒硬质合金刀具切削钛合金TC4过程中,不同切削参数对月牙洼磨损演变速率和磨损体积的影响。采用等高线图描绘不同切削参数下月牙洼的磨损形貌,求解月牙洼每一个磨损深度下等高线所围区域的面积,并阐述等高线所围区域面积随其磨损深度变化的关系。引入月牙洼磨损演变速率,用于表征月牙洼沿其磨损深度方向磨损的快慢程度,分析了切削参数对月牙洼磨损演变速率的影响规律。求解出不同切削参数下月牙洼的磨损体积,分析了切削速度、进给率和工件材料去除率对月牙洼磨损体积的影响规律。研究结果表明,切削速度是影响月牙洼磨损体积的主导因素。     

正交车铣高强度钢刀具磨损的研究

针对某种高强度钢材料,在改造的CE7132A仿形正交车铣机床上进行了一系列的正交车铣刀具磨损试验,分析并研究了正交车铣高强度钢时刀具的磨损过程、磨损形态和磨损机理。发现车铣刀具的磨损形态为前刀面的月牙洼磨损与刀具表层材料的剥落磨损,后刀面的磨损以及副后刀面的磨损。车铣刀具的磨损机理与切削速度和刀具材料、工件材料相关,在较低的切削速度下以疲劳一剥落磨损、粘结磨损为主,在此基础上伴随有磨料磨损和扩散磨损等;而在较高的切削速度下以扩散磨损为主,并伴随有疲劳一剥落磨损、粘结磨损和磨料磨损等。切削速度对车铣刀具的磨损过程、磨损形态及磨损机理等影响最大。     

切削参数对切削高强钢刀具磨损仿真研究

34CrNiMo6高强钢硬度高、强度高,在切削加工中刀具磨损严重.针对切削参数与刀具磨损的关系,建立车削34CrNiMo6高强钢刀具磨损仿真模型.用三因素四水平正交试验法研究切削用量三要素在切削过程中对刀具的影响.结果表明:刀具磨损量受切削深度影响最小,受切削速度影响最大.     

高速铣削CFRP单向层合板的刀具磨损研究

碳纤维复合材料(CFRP)的可编性使其存在显著的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有很重要的影响。通过选用4种不同纤维方向角的T700碳纤维复合材料单向层合板,采用斜角自由切削的方法进行铣槽试验。通过Kistler测力仪、Leica体式显微镜以及扫描电子显微镜对切削力和刀具磨损表面进行分析,得出刀具磨损机理和不同纤维方向下的刀具磨损规律。     

基于融合评价指标和神经网络的刀具磨损预测

机械加工过程中的刀具磨损状态对零件的加工质量、生产效率和成本影响极大。对刀具磨损的采集信号进行合理准确地降噪处理,是实现刀具磨损检测的核心技术。利用熵值法构造出信噪比、平滑度、均方根误差3个传统评价指标的权重,提出降噪质量的融合评价指标。对比仿真信号的去噪结果与真实信号发现,融合评价指标更具可行性和优越性。以最大融合评价指标为目标,提出降噪参数的优化方法。针对小波阈值去噪后的实际刀具磨损振动信号,与传统的单个评价指标相比,融合评价指标优选出来的降噪参数,不仅能够去除\[6 kHz,12 kHz\]高频部分的噪声信号,而且能够比较完整地保留\[0 kHz,6 kHz\]低频部分的真实信号。通过提取出刀具磨损特征值,建立切削工艺参数与刀具磨损之间的神经网络预测模型。刀具磨损试验结果表明,预测结果与试验测量值之间的最大误差不超出6.0%,进一步验证了基于多指标融合评价的最佳降噪参数能够准确地提取出刀具磨损信号的特征量。     

氟金云母陶瓷车削参数对刀具磨损的影响

对氟金云母可加工陶瓷进行车削加工试验,分析了切削中的刀具磨损特性,讨论了影响刀具磨损率的因素。以单因素实验法分别考察了刀具材料、冷却条件、切削深度、进给速度等对刀具磨损的影响规律。结果表明:刀具磨损过程可划分为三个阶段,自来水冷却可降低刀具磨损率,高速钢刀具不能满足加工需要,陶瓷刀具相对较好;切削深度对刀具磨损率的影响曲线为一抛物线段,进给速度对刀具磨损的影响曲线为一余弦线段;车削氟金云母陶瓷对刀具磨损过程与切削金属相似。     

硬质合金刀具铣削高强度钢的磨损机理研究

某牌号高强度钢是一种难加工材料。选用添加钽、铌的硬质合金铣刀对该材料进行了端面铣削试验,给出了不同铣削用量下,刀具的磨损耐用度和前刀面上铣削温度的分布范围。在此基础上,利用扫描电子显微镜研究了刀具的磨损特征和机理。研究结果表明：后刀面粘结层的撕裂加剧了硬质相的扩散磨损;受铣削温度分布的影响,前刀面磨损形态表现为较宽的月牙洼;沿切屑流出方向,月牙洼的深度与氧化及扩散磨损的程度相应增加。     

Tool Wear Estimate in Milling Operation by FEM

Many researches show that, in metal cutting process, tool wear rate depends on some cutting process parameters, such as temperature at tool face, contact pressure and relative sliding velocity at tool/chip and tool/workpiece interfaces. Finite element method（FEM） application enables the estimate of these parameters and the tool wear. A tool wear estimate program based on chip formation and heat transfer analysis is designed and compiled with Python to calculate the wear rate and volume, and update tool geometry according to the tool wear. The progressive flank and crater wears in milling operation are estimated by the program. The FEM code ABAQUS/Explicit and Standard are employed to analyze chip formation and heat transfer process.     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

基于灵敏度的换刀时间和工艺动态可靠性研究

将刀具的切削参数作为随机变量,结合矩估计、最大似然估计和动态可靠性分析技术,建立了机加工艺系统的动态可靠性数学模型,推导了各工序刀具的失效率计算公式;以刀具失效率为判据,建立了确定临界刀具及换刀时间的方法;在此基础之上,以最大限度利用刀具为研究目标,在确定被更换刀具的同时应用可靠性灵敏度分析方法确定刀具最敏感切削参数,通过改变最敏感的切削量参数提升刀具及整体工艺系统的可靠度,使刀具能够继续工作,延迟换刀时间;研究结果表明:当整体工艺流程系统可靠度低于某一阚值时,应用该模型能够迅速准确找出失效率最大的工序所使用的刀具并对其敏感参数进行控制,从而确保刀具还能满足工艺可靠性要求,最大限度的利用刀具,减少换刀次数,降低成本,保障整体工艺系统的高可靠性.     

ELM 在机床切削刀具磨损快速检测中的应用

为检测加工过程中切削刀具的磨损和破损,探讨一种基于声音识别的超限学习机(extreme learning machine,ELM)模型检测方法.论述切削声音信号的时频域特性,讨论基于小波包分解的刀具工作状态敏感频谱能量统计特征量提取方法,构建基于声音特征量识别的ELM快速检测模型.以某操作现场刀具切削磨损声音信号识别实验为例,实测数据验证了采用该模型可获得更高的检测准确度且响应速度更快.实验仿真结果表明:采用ELM模型借助声音识别检测切削刀具磨损的方法是有效的.     

数字同轴全息油液磨粒形貌检测技术的研究

提出一种基于数字同轴全息三维成像理论的油液磨损颗粒检测新技术,该技术同时具有颗粒计数、颗粒成像及形态、形貌识别分类等功能,可为基于油液分析的机械设备状态监测和磨损故障诊断提供新的检测手段.对数字同轴全息用于油液磨损颗粒检测的原理、特点及系统软硬件组成等进行了详细介绍,并进行了实验验证,实验结果证明了该技术的可行性.     

基于艇载设备的潜艇噪声监测方法

为实现潜艇辐射噪声的实时监测,在介绍目前世界各国海军常用潜艇噪声舰载检测设备的基本特点和用途的基础上,分别研究了采用加速度传感器提取潜艇主要噪声源特征频谱的方法、基于状态监测的自噪声水听器阈值显示与设定方法以及基于远场测量的自噪声水听器阈值设定方法。结果表明,该研究可达到提取潜艇主要噪声源特征谱和设定自噪声水听器阈值的目的,能为潜艇实时监测潜艇辐射噪声提供依据。     

数控机床增效实施途径

企业数控机床加工效率不高的主要原因涉及加工工艺技术水平、切削刀具、准备周期长短、激励措施及人才等方面。提高数控机床加工效率的主要途径包括:提高单台高档数控机床效率;通过单元组网、实施制造执行系统等缩短生产准备时间,达到增效;以及加强刀具的研究、满足高速切削的要求。提高数控机床加工效率是一项复杂的系统工程,国家应加大对基础技术研究的投入;企业应采取特殊政策、加大人才培养力度,加强行业间技术交流。