基于主轴和进给轴电流的铣削力间接预测方法

提出了一种基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测方法。首先,分析了主轴电流与x向瞬时铣削力的映射关系,基于互相关方法考虑了电流信号的延迟效应;其次,基于Devavit Hartenberg法对五轴机床进行运动学建模,将进给轴驱动力矩从机床坐标系映射到刀具坐标系,基于力雅可比矩阵得到进给轴驱动力矩和瞬时铣削力的映射关系;最后,基于最优变权法,综合考虑了主轴和进给轴电流对瞬时铣削力的影响,进行了瞬时铣削力预测实验。实验结果表明,基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测误差在10%以内,能够有效预测加工过程的瞬时铣削力。     

基于铣削力参数化模型的铣刀非均匀磨损状态监测方法研究

在航空结构件钛合金零件数控加工中,刀具非均匀磨损状态对工件的最终质量影响很大。为了及时发现并控制因刀具非均匀磨损导致的异常加工状态,对钛合金加工刀具非均匀磨损状态监测方法进行了研究。建立了基于刀具刃线参数化模型的铣削力参数化模型,实现了对钛合金加工刀具非均匀磨损状态的监测,解决了零件单件或首件加工中样本数据缺失条件下的钛合金加工刀具非均匀磨损状态准确监测难题。     

考虑电流和振动的涂层铣刀磨损规律实验研究

随着切削技术向着高速、高效和干式加工等方向发展,刀具涂层和切削状态监测技术成为影响切削技术发展的主要因素,研究刀具涂层以及刀具磨损引起的切削状态改变对促进制造业发展具有重要意义。利用铣削实验得到了相同切削条件下,不同涂层的3把硬质合金刀具的加工磨损情况。通过分析各个刀具磨损过程中铣削力信号、主轴电流信号以及切削振动信号的变化,得到了无涂层、Ti Al N涂层以及Al Ti N涂层刀具在切削过程中表现出的磨损规律。结果表明:Al Ti N涂层的耐磨性能更好,3把刀具的主轴电流有效值和切削振动信号质心频率的变化均有效反映了刀具磨损情况。在立铣加工过程中,可以将上述两种特征值用于刀具磨损实时在线监测。     

微细铣削氧化锆陶瓷铣削力特征分析

针对硬态氧化锆陶瓷的微细精密加工问题,采用金刚石涂层微铣刀进行了微细铣削试验。介绍了微细铣削陶瓷材料时加工区的几何特征,分析了可能产生单齿铣削的原因。通过测力仪记录了铣削力信号,对特征力信号进行了描述和分析,研究了铣削参数以及刀具磨损对铣削力大小的影响。结果表明,微细铣削陶瓷材料时,由于每齿进给量非常小,故铣削过程易产生单齿铣削现象;铣削力轴向分量Fz的值最大,随着每齿进给量的增大,Fz呈明显上升趋势;随铣削路程的增加,刀具磨损加剧,铣削力也随之增大,受刀具磨损影响产生一定波动,特别是Fz,其增加幅度明显大于Fx和Fy的增加幅度。     

基于铣削力识别的铣削监测与铣刀故障诊断

为提高铣削过程监测与刀具故障诊断精度，通过测量铣床的频响函数和在铣削加工中的铣床振动加速度响应信号，用载荷识别的方法计算铣削力，分别得到了用4刀齿和2刀齿加工时横向铣削力的识别结果，所得到的铣削力曲线与加工工况吻合良好。以所识别铣削力为特征参量，用ART2神经网络进行了铣削过程监测与铣刀故障诊断，其结果比直接用振动响应信号进行监测与诊断更可靠，从而得到较好的监测诊断结论。     

数控机床主轴电流与切削参数关系研究

简单介绍了监测刀具状态的重要性,阐述了主轴电流与刀具磨损量之间的线性关系,同时提出了主轴电流与切削参数之间存在着必然联系。设计了检测电流信号的测试系统,建立了主轴电流与切削参数关系的数学模型,并通过多元线性回归处理确定了该模型中的未知系数。利用F检验法验证模型呈显性成立。通过相对误差及剩余标准差计算,验证了该模型精确度非常高,满足工程实际需要。最后得出了铣削加工中切削参数对主轴电流影响的显著度由强到弱的顺序。     

基于双谱分析铣削力间接测量研究

重点研究了智能自适应数控加工中应用双谱分析实现铣削力与伺服电机电流建模问题。在分析交流伺服电机电流特性的基础上,提出了应用双谱分析处理三相等效伺服电机电流的方法。工程实践表明,该方法适用于表达铣削力与电流之间的关系。     

陶瓷基复合材料铣削力优化及刀具磨损研究

SiCf/SiC陶瓷基复合材料具有硬度高和耐磨损等特点,在切削加工时存在切削力大和刀具磨损严重等问题.采用正交试验法对SiCf/SiC陶瓷基复合材料开展了铣削试验,使用极差法对铣削力进行分析,通过分析铣削加工参数对铣削力的影响规律,得出铣削深度对铣削力的影响最大.同时,分析铣削深度对刀具磨损的影响结果表明,随着铣削深度...     

基于刀具磨损映射关系的微细铣削力理论建模与试验研究

微细铣削加工过程中,刀具直径小且磨损较快,刀具磨损对微细铣削力有着明显的非线性影响,同时刀具跳动又对刀具每齿的磨损表现出不同的影响效应,这些影响因素会导致加工过程的不稳定性和精度.然而,目前缺乏考虑具有刀具跳动和磨损效应的通用微细铣削力模型,研究了刀具跳动与刀具每齿磨损量之间的变化规律,提出了一种同时包括刀具跳动和刀具...     

轮槽加工中铣削力与铣削温度分布规律研究

轮槽铣刀的改进往往是推动轮槽加工技术进步的最直接动力,而轮槽铣刀不同点的切削用量不同,很难测量出刀具不同点的力和温度。基于微元思想并利用标准盘铣刀和等效方法进行了铣削试验,得到了轮槽铣刀相应型线上铣削力与铣削温度的分布曲线并关注了危险点。     

基于径向基函数神经网络的铣刀磨损监控技术的研究

提出一种基于径向基函数神经网络的铣刀磨损监控方法,径向基函数神经网络的输出是刀具磨损的具体值,这样有利于对刀具磨损进行各种实时补偿。实验表明,利用径向基函数神经网络进行状态识别可对小型立铣刀的磨损进行监控,能够取得良好的效果,同时证明RBF网络的训练速度优于BP网络。     

基于主轴电流信号多特征融合的刀具磨损状态监测

为实现在正常生产条件下进行刀具磨损的长期在线监测,提出了基于主轴电流信号和粒子群优化支持向量机模型(PSO-SVM)的刀具磨损状态间接监测方法。首先对数控机床主轴电机电流信号进行分析,将与刀具磨损相关的主轴电流信号多个特征参数和EMD能量熵进行特征融合作为输入特征向量;其次,通过粒子群寻优算法(PSO)对支持向量机模型(SVM)参数进行优化,建立基于主轴电流信号融合特征和PSO-SVM理论的刀具磨损状态识别模型;最后,通过实验采集某立式加工中心主轴在刀具不同磨损状态下电流信号进行验证,并与传统SVM模型、BP神经网络模型进行了对比分析。结果表明,所提出的方法具有较高的准确率和较好的泛化能力。能够实现正常生产条件下对刀具磨损的长期在线监测。     

基于小波分析和模糊控制理论的铣刀磨损监控方法

研制了一种铣刀磨损的监控方法.在该系统中信号采集采用声发射传感器,信号的特征提取采用小波分析的方法,将变换后的尺度系数和各个频段的小波系数作为特征,采用自行设计的Sugeno模糊控制系统进行状态识别,模糊控制系统的输出是刀具磨损的具体值.     

In-situ process monitoring and adaptive control for precision micro-EDM cavity milling

The linear tool wear compensation method (LCM) is commonly applied in micro-EDM 3-D milling to compensate the tool length wear in order to achieve high machining accuracy. Traditional LCMs mainly rely on empirical models and off-line wear measurements, whereas the process dynamics are not taken into account. When machining complex 3D cavities, an increasing number of tool wear compensation cycles have usually to be performed in order to maintain the targeted machining accuracy. This negatively affects the duration of the overall machining cycle. To realize efficient precision micro-EDM cavity milling, without the necessity to predefine Z-axis tool feed in the NC trajectory before machining, an in-situ process control system is developed to adaptively control the tool wear compensation factor based on the discharge pulse behavior. Experiments have shown that the change of the compensation factor can be detected and also a continuous increase of the factor (over compensation) leads to the saturation of the mean effective pulse frequency. Pulse monitoring therefore provides valuable information for understanding the process dynamics and for selecting the machining parameters towards better machining efficiency. Furthermore, the information gathered in-situ can be utilized to predict the tool wear and perform in-situ tool wear prediction. To implement this on machine-level, a combined off-line and in-line adaptive control of the tool wear compensation factor is proposed and experimentally validated by milling different 3D cavities. The off-line adaptive control is only necessary when the predicted machining depth error exceeds a certain limit. In this way, more than 80% of the off-line adaptive control cycles can be eliminated, whereby a total save of cycle time up to 18% has been reached, while still maintaining the desired dimensional and form accuracy.     

高速铣床主轴与刀夹系统的特性与分析

高速铣床的主轴系统和铣刀刀夹装置的优劣直接影响零件的加工质量。介绍国外高速铣床主轴系统及所对应的铣刀夹持装置 ,并对它们的特性进行研究和分析     

Tool wear monitoring system for CNC end milling using a hybrid approach to cutting force regulation

A tool wear monitoring system is indispensable for better machining productivity, with the guarantee of machining safety by informing of the time due for changing a tool in automated and unmanned CNC machining. Different from monitoring methods using other signals, the monitoring of the spindle current has been used without requiring additional sensors on the machine tools. For reliable tool wear monitoring, only the current signal from tool wear should be extracted from the other parameters to avoid exhaustive analyses on signals in which all of the parameters are fused together. In this paper, the influences of force components from different parameters on the measured spindle current are investigated, and a hybrid approach to cutting force regulation is employed for tool wear signal extraction from the spindle current. Finally, wear levels are verified with experimental results by means of real-time feedrate aspects, varied to regulate the force component from tool wear.     

基于现场总线的恒功率约束切削加工自适应控制

以进给速度为控制对象的自适应约束控制(ACC)技术有利于提高数控加工效率和实现刀具保护,在分析Profibus总线和模糊控制特点的基础上,针对铣削加工过程的非线性、时变性和不确定性,提出了基于现场总线的铣削加工过程自适应模糊控制的解决方案.采用恒功率约束,利用比例因子在线自调整的方法对切削参数变化的进给速度进行在线控制.仿真结果表明,方案克服了传统的模糊控制动态响应较慢的鲁棒性较差的缺点,具有响应速度快、实时性和稳定性好等优点.当切削深度突变时,能在线自适应调整进给速度,使切削功率接近参考值,防止刀具损坏和提高加工效率.     

高效干式切法盘形齿轮铣刀铣削力的研究

利用干式盘形成形齿轮铣刀在铣齿机上加工齿轮是提高齿轮加工效率有效途径。铣削力是其中的关键因素。研究了齿轮铣削中的顺铣和逆铣两种工艺方法,推导了铣削力计算公式。实验验证,计算的铣削力与实际铣削力基本吻合,该铣削力计算公式可以为铣削工艺选择提供参考。