数控钻削加工自动监测系统的研究

以数控钻削加工中的钻削温度和钻削力为测量对象,研究了热电偶测温和电阻应变片电桥测力方法,设计了热电偶测温装置和钻削测力仪,通过基于单片机编程的数据处理,系统可实现对数控钻削加工过程的自动监测和故障报警。     

采用薄膜热电偶的多层印刷电路板原位钻削温度测量

针对工业用多层印刷电路板(PCB)加工过程中钻削温度难以准确测量的技术难题,提出了一种基于薄膜热电偶的PCB各板层原位钻削温度测量方法。根据PCB的截面结构采用材料叠层建模方法对PCB钻削过程进行建模仿真,掌握了钻削过程中PCB钻削温度的分布及变化情况,并确定了传感器最佳镀膜位置为钻头进给方向的垂直底部。采用直流脉冲磁控溅射技术,在不同层数的PCB上制备薄膜热电偶传感器,并对其静、动态性能进行研究,结果表明所研制的温度传感器在30~200 ℃范围内,塞贝克系数为37.4 μV/℃,非线性误差不超过0.65%,动态响应时间为0.095ms。对不同层数的PCB进行了多组钻削温度测量实验,结果显示,钻削过程中4层、12层、20层的最高钻削温度分别为49.30 ℃、53.90 ℃、63.90 ℃,且每组重复实验的温度相对稳定,温度测量误差不超过0.8 ℃。该测量方法为PCB高速钻削工艺改进提供了参考。     

医疗钻头钻削力和钻削温度的试验研究

在高速钻削猪胫骨过程中,钻削力和钻削温度对改进医疗钻头的设计是非常重要的.研究结果表明:在钻削骨头的过程中,钻削力和钻削温度受进给速度和钻削速度的影响.相比不锈钢麻花钻,带三个切削刃的新型医疗钻头能够取得更小的钻削力和低于47℃的钻削温度.     

高锰钢钻削温度测量系统的建立与实验研究

为了实现难加工材料ZGMn13的钻削温度的测量,建立了一套钻削温度测量系统。系统的硬件部分由计算机、数据采集卡、放大电路和电偶回路组成,软件部分采用虚拟仪器技术来实现。通过此系统得到钻削温度沿主切削刃分布,切削用量对切削温度影响的规律,得到了ZGMn13钻削温度的回归方程,证明了所建立的实验系统的有效性。     

CFRP钻削加工参数对钻削温度及材料损伤的影响

基于碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)钻削实验分析了钻削过程的温变特性,研究了钻削加工参数对钻削温度和材料损伤的影响。结果表明：钻削温度随钻削深度同趋势增加,出口侧加工缺陷主要位于90°纤维切削角区域;进给量和转速都对热量累积起着重要作用,与转速相比,进给量对温度的影响占主导地位;钻削温度随进给量增大而降低,综合损伤因子随进给量的增大而增大。     

钛合金旋转超声辅助钻削的钻削力和切屑研究

针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通钻削中切屑形成原理,采用文中所设计的旋转超声振动钻削主轴结合BV100立式加工中心平台、测力系统和非接触激光测量系统进行了无冷却条件下基于八面钻的钛合金旋转超声辅助钻削和普通钻削试验以及钻削力、扭矩和切屑形态的研究。试验结果表明：相比于普通钻削,超声钻削明显降低钻削力和扭矩分别为19.07%~20.09%和31.66%~34.3%,明显增强了钻头横刃和主切削刃的切削能力,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了切削过程的稳定性,能够极大改善钛合金钻孔过程钻削困难、刀具使用寿命低和孔加工质量差的问题。     

C/E复合材料高速钻削温度测量研究

采用嵌入式人工热电偶的方法对C/E复合材料高速硬质合金钻削刀具进行测温试验,并通过研究切削参数对其刀具后刀面温度的影响来验证该试验装置的可靠性。为了克服热电偶导线从旋转刀具引出的困难,先用线切割的方法在钻头的螺旋槽到第二后刀面处割个通孔,热电偶埋在通孔中,并用导热胶粘附在钻头的第二后刀面上,避免了热电偶在钻削的过程被工件材料磨掉。全程干切削结果表明是可靠的。     

基于Deform-3D钻削加工三维有限元仿真

用Deform-3D对麻花钻钻削过程进行仿真研究,建立麻花钻钻削的三维有限元模型,用正交实验的设计方法分析了钻头直径、进给速度和主轴转速等因素对钻削力的影响,并得到了钻削温度的分布规律以及主轴转速对钻削温度的影响。     

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的钻削试验研究

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti属较难加工材料,特别是较小孔钻削。为了得到钻头直径与钻削参数对钻削力和钻削温度的影响规律,故用高速钢标准钻头对1Cr18Ni9Ti与45钢进行了钻削对比试验,并用多元线性回归模型建立了钻削力和钻削温度的经验公式。结果表明:1Cr18Ni9Ti的扭矩和轴向力比45钢大,钻削参数对钻削力影响规律与45钢相同,即钻头直径对钻削力的影响最大,进给量次之,钻削速度最小;1Cr18Ni9Ti的钻削温度比45钢约高1.4倍,钻削速度对钻削温度影响最大,进给量次之,钻头直径最小。     

垫板对挠性印制电路板微孔钻削特性的研究

研究了钻削挠性印制电路板(Flexible printed circuit board,简称FPC)时采用七种不同的垫板的钻削特性。分析了七种垫板的排屑过程及钻屑形貌。研究不同纸垫板、不同木垫板以及木垫板和纸垫板之间的钻削性能,分析垫板对FPC钻削过程的钻削轴向力、钻削温度以及钻头磨损影响规律。结果发现,垫板排屑特征和切屑形貌与垫板材料有关,纸垫板切屑呈螺旋带状,钻削时易缠绕钻针,其中FUF缠屑最为严重;木垫板切屑为粉末状,整体排屑过程较为顺畅。钻削垫板的钻削轴向力取决于垫板密度及表面硬度,垫板的钻削轴向力对FPC钻削轴向力的影响不大。FPC的钻削温度与垫板材料和排屑有关,使用FUF垫板时钻削温度最高,而密胺木垫板由于表面树脂易吸热软化,其钻削温度最低。木垫板的综合钻削性能优于纸垫板,主要表现在木垫板的排屑性能优良且钻削温度低。在不同钻削情况下应侧重考虑选用合适的垫板,为促进FPC排屑,且减小刀具磨损时,宜选用切屑为粉末状、密度低、表面硬度小的垫板,如润滑木垫板或密胺木垫板;而在考虑降低FPC钻削温度,提高钻削稳定性时,宜选用具有散热性树脂涂覆的木垫板,如密胺木垫板。     

基于LabVIEW的钻削温度动态测试系统设计

介绍了一种基于LabVIEW开发平台与凌华PCI-9118数据采集卡相结合,并以半人工热电偶法为测温方法的钻削温度动态测试系统,具有数字及图形显示、数据存储、数据回放、数据处理等功能。     

双通道热电偶测温系统及其在切削温度测试中的应用

针对切削温度连续测试数据实时保存等问题,设计开发一种双通道热电偶连续采集系统,系统采用热电偶作为温度传感器,可进行双通道热电偶温度连续采集。应用到实际高速铣削工件切削温度测试中,测试结果表明:系统操作简单,性能稳定,为高速切削工件切削温度的理论分析提供了数据依据。增加热电偶数量该系统可实现多通道温度的实时连续采集。     

便携式多功能钻孔成像测量系统的研制

该文研究了一种基于OMAP4460嵌入式平台的便携式多功能钻孔成像测量系统,设计了钻孔成像测量系统的总体方案,详细阐述了微处理器、图像采集模块、深度采集模块、光源模块以及电源模块的硬件设计。为了实现钻孔成像测量系统的人机交互和信息展示,开发了钻孔成像测量系统APP,能够完成图像预览、拍照、录像、姿态显示、深度显示、参数设置、数据存储等功能。为了测试该钻孔成像测量系统的应用效果,选取了一个地面水文地质观测孔进行测量。试验结果表明:钻孔成像测量系统能够清晰观测孔内情况,准确采集钻孔轨迹和深度信息,完全满足目前地质勘测领域的测量要求。     

螺杆钻具、螺杆泵性能计算机辅助测试系统的设计

开发了螺杆钻具、螺杆泵性能计算机辅助测试 (CAT)系统 ,介绍了该系统的硬件构成以及数据采集处理软件的模块功能及设计方法     

基于LabVIEW的淬火介质冷却特性测试系统

依据淬火介质冷却性能测定的IFHT标准——热电偶探头法，采用LabVIEW图形化编程环境和PCIM系列多功能数据采集卡，设计了淬火介质冷却特性测定系统。硬件设计上，用两通道数据采集分别采集淬火介质温度和环境温度，实现对K型热电偶动态冷端补偿；软件设计上，采用功能模块化设计，实现数据采集、预处理、标度转换、数据处理、结果实时显示和保存。同时，对热电偶mV级信号分别从硬件电路连接和软件数字滤波上消除干扰。试验结果表明：该系统具有对淬火介质冷却特性快速准确采集和实时显示功能。     

瞬态切削用智能测温刀具的研究

针对传统切削温度测量手段无法实时测量刀尖切削区域瞬态温度的技术难题,研制一种基于NiCr-NiSi薄膜热电偶的瞬态切削用智能测温刀具,采用直流脉冲磁控溅射技术制备了致密性和绝缘效果良好的SiO₂绝缘薄膜及热电偶电极薄膜;利用自行研制的薄膜热电偶自动标定系统对研制的测温刀片的静、动态技术特性进行测试和分析,结果表明所研制的测温刀片在30～300℃范围内具有良好的线性,其塞贝克系数为40.5 μV/K,最大线性误差不超过0.92%,且响应速度快,时间常数为0.083 ms;可嵌入刀杆的温度测试单元实现了在切削加工过程中对瞬态切削温度数据的实时采集、数据存储与无线传输功能;现场试验结果显示,所研制的智能测温刀具可以快速准确监测0.1 s内刀具刀尖处瞬态切削温度的变化,为瞬态切削温度测试提供了新的方法,为智能测温刀具的研究与开发提供了新的技术途径。     

CANOPEN总线智能多路温度采集从站的研制

为了将温度变送器接入CANOPEN总线,研制了一种用于分布式计算机控制网络的智能多路温度变送器,将CANOPEN通信协议应用于现场温度采集系统设计,实现了温度的远程监控与采集.该模块以ATMEG128L微控制器为核心,可同时实现8路热电阻或热电偶测温功能,并将测量结果发送到CANOPEN主站节点.CANOPEN协议由具有SPI串行接口的MCP2510芯片和软件协议栈完成.结果表明:主从站之间的数据通讯可靠、准确,实时性满足系统要求.