基于加工中心機(jī)床切削力信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 它們的頻譜特性。為了驗(yàn)證該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性，我們接下來(lái)將會(huì)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)。其中切削速度對(duì)刀具壽命的影響最大，其次是進(jìn)給量，背吃刀量的影響最小。最終，在實(shí)際的加工過(guò)程中，根據(jù)所測(cè)得的切削力信號(hào)來(lái)決定何時(shí)換刀，減少因刀具破損而報(bào)廢的工件數(shù)量，從而可提高生產(chǎn)效率。（1）打開(kāi)機(jī)床電源；（2）旋起急停按鈕；（3）按Z、X、Y順序返回原點(diǎn)：按下回原點(diǎn)—快速鍵—Z—X，Y—+，X—+，使刀具快速回到機(jī)床原點(diǎn)；（4）平口鉗的找正；（5）放置工件：將鋁板放入平口鉗中并加緊。Y方向：。G99 G81 Y30. Z12. R2. F20. 。M02二實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）將加工后的工件固定在測(cè)力儀上，并將整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接好；（2）進(jìn)行找正、對(duì)刀等設(shè)置；（3）編輯程序，并將程序輸入；由于本實(shí)驗(yàn)的程序較多，且又大體相似，變動(dòng)不大，因此用一例來(lái)作為分析。M03 S600 。G00 Z10. 。X28. Y30. 。M30 。銑削加工的切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。而圓周銑時(shí)，為被加工表面的寬度，側(cè)吃刀量是垂直于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸。進(jìn)給速度是數(shù)控銑床加工切削用量的重要參數(shù)。當(dāng)工件材料的硬度和強(qiáng)度較高，工件表面粗糙度的要求較高，工件剛性較差或刀具強(qiáng)度較低，fz一般取的比較小。進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究刀具磨損時(shí)切削力的信號(hào)特征。 背吃刀量ap=2 mm由圖可知：此時(shí)X方向的峰值大約為3000N，Y方向的峰值大約為3000N。因此其對(duì)刀具的磨損影響顯著，在不影響生產(chǎn)效率的同時(shí)，應(yīng)選擇盡可能小的背吃刀量。（3）切削力隨主軸轉(zhuǎn)速S的變化實(shí)驗(yàn)條件：背吃刀量ap =1 mm，進(jìn)給量f=150，改變主軸轉(zhuǎn)速S 主軸轉(zhuǎn)速S=500r/min由圖可知：此時(shí)X方向的峰值大約為1500N，Y方向的峰值大約為1550N。因此，在保證工件表面質(zhì)量的情況下，適當(dāng)?shù)脑黾又鬏S轉(zhuǎn)速，以提高生產(chǎn)效率。由于本次試驗(yàn)，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速并不高，所以力的頻率分布偏下。（2）我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和處理，通過(guò)改變切削用量，對(duì)切削力進(jìn)行了時(shí)域與頻域的分析。我們完成了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體構(gòu)建，并別介紹了各部分的組成和功能。（3）數(shù)據(jù)采集部分主要是利用視頻采集卡MP04A進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，了解了MP04A的特性?？傊瑢?duì)于加工中心機(jī)床切削力信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)的研究是非常有意義的，它為刀具的選擇、何時(shí)換刀以及工件表面質(zhì)量的保證起到了理論指導(dǎo)的作用。參 考 文 獻(xiàn)[1] 吳長(zhǎng)忠,孫選,李國(guó)平,[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009:5[2] 郭厚焜,官海兵,[J].工具技術(shù),2007:5657[3] [D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2002:610[4] 周林,[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,[5] 周生國(guó),[M],:國(guó)防工業(yè)出版社,[6] 楊斌,[J].自動(dòng)化與儀器儀表,:4547[7] 何光偉,艾長(zhǎng)勝,王娜,樊寧,[J].控制與檢測(cè),2009(12):5157[8] 陳興文,[J].微計(jì)算機(jī)信息,2005,21(4):9497[9] 王蕾,孫忠良,[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2009:191193[10] [J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1999(3):4246[11] 付寶琴,[J].現(xiàn)代電子技術(shù),1999(4):2023[12] ,Subhashree Rath. Inprocess tool wear estimation in milling using cutting force model[J].Journal of Materials Processing Technology,2000(1999):113119[13] ,. Tool wear monitoring in face milling using force sinals[J].Wear,1996(198):136142[14] 濮良貴,紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M],:高等教育出版社,[15] [M],:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,1990.[16] 李勁松,[J].,24(5):571574[17] 羅良武,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[18] ,. The design of a singlechip tool monitoring system for online turning operation[J].Original Article,2004(24):404414[19] 吳宗澤,[M].北京:高等教育出版社,[20] ,. An investigation of indices on milling force for tool wear in milling[J].Journal of Materials Processing Technology,1999:245253[21] 王愛(ài)玲,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[22] 李郝林,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社。所以監(jiān)控系統(tǒng)還可以進(jìn)行進(jìn)一步完善 。（5）在研究本課題的過(guò)程中，我們進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。（2）硬件部分分為三部分：壓電式測(cè)力儀、電荷放大器以及帶有視頻采集卡的計(jì)算機(jī)。5 結(jié) 論本文是用計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)和信息，對(duì)機(jī)械加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。如下：由以上三圖可知，組成切削力的分量，大部分分布在300~1200Hz之間。為此我們可以對(duì)力信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，從頻譜上更容易顯示力信號(hào)的頻率構(gòu)成。 主軸轉(zhuǎn)速S=700r/min由圖可知：此時(shí)X方向的峰值大約為1550N，Y方向的峰值大約為1600N。 進(jìn)給量f=150由圖可知：此時(shí)X方向的峰值大約為1980N，Y方向的峰值大約為2000N 進(jìn)給量f=200由圖可知：此時(shí)X方向的峰值大約為2500N，Y方向的峰值大約為2550N。由以上三圖可知：隨著背吃刀量的增加，切削力有倍增的趨勢(shì)。下面的切削力信號(hào)中有三個(gè)峰值，是因?yàn)殂姷兜娜齻€(gè)齒，其中第一個(gè)齒受力最大。因此，為了提高刀具的耐用度允許使用較小的切削速度，但是，加大銑刀的直徑可以改善散熱條件，從而可以提高切削速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)率。由此可見(jiàn)進(jìn)給速度的確定是由每齒進(jìn)給量fZ、銑刀齒數(shù)Z及銑刀轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要由對(duì)表面質(zhì)量的要求和加工余量來(lái)決定。（1）背吃刀量或側(cè)吃刀量：背吃刀量為平行于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們?cè)诓煌那邢鳁l件下進(jìn)行銑削，影響切削力的因素很多，如工件材料、切削用量、刀具材料、刀具磨損、刀具幾何參數(shù)等均對(duì)切削力有影響。G00 Z300. 。X53. Y30. 。G00 X28. . 。G28 G91 Z0. 。 Y30. 。（8）孔的加工：按以下程序[22]對(duì)鋁板進(jìn)行孔的加工O0001G92 X0. Y0. Z25.M06 T11。但需將鉆頭換掉，以免測(cè)量時(shí)碰到測(cè)力儀，對(duì)其造成損傷；（7）對(duì)刀，設(shè)置G54G59：先快速移至接近點(diǎn)，然后搖動(dòng)手輪，待剛好切到時(shí)，記錄下此時(shí)機(jī)床的位置。DAQPadCHARGEB型電荷放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后將放大的信號(hào)輸入到帶有視頻采集卡的計(jì)算機(jī)中，通過(guò)視頻采集卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最后通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件DEWESoft6LT1對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與分析。通過(guò)監(jiān)測(cè)刀具磨損來(lái)獲得不同情況下的切削力值，來(lái)研究刀具磨損時(shí)切削力的信號(hào)特征。因此刀具磨損的測(cè)量，更多是采用間接測(cè)量方式進(jìn)行[21]。（2）介紹了數(shù)據(jù)分析模塊的構(gòu)成，論述了時(shí)域分析和頻域分析的理論部分。往往在時(shí)域中是不清楚的、難以掌握的內(nèi)容，轉(zhuǎn)換到頻域中卻變得非常容易理
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1