數(shù)控車床切削力信號在線監(jiān)測設(shè)計(jì)研究-資料下載頁
2025-06-19 23:14本頁面
【正文】 （）式中 vf表示進(jìn)給速度（mm/s）： n表示主運(yùn)動(dòng)的速度（r/s）。（3） 切削速度v在進(jìn)行切削加工時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)刀具切削刃上某一點(diǎn)相對于待加工表面在主運(yùn)動(dòng)方向上的位移。單位是m/s。車削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)為工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此切削速度為： （）式中n表示工件每分鐘的轉(zhuǎn)速（r/min）。有上式（）可知，當(dāng)?shù)哆x定以后改變工件的旋轉(zhuǎn)速度就代表改變了切削速度，即它們具有正比的關(guān)系。信號處理可以分為頻域和時(shí)域兩種方法。對信號的時(shí)域信息直接進(jìn)行分析和評估是狀態(tài)監(jiān)測最直接和最簡單的方法，特別是信號里面有簡諧信號、周期信號或脈沖信號時(shí)。時(shí)域分析可以是我們了解切削力信號隨時(shí)間的變化情況，時(shí)域波形圖可直接觀察從而得出周期、諧波和脈沖。分別改變進(jìn)給量、背吃刀量、工件的旋轉(zhuǎn)速度的大小，然后對測出的時(shí)域圖進(jìn)行分析。例如： 切削力的時(shí)域信號，在z方向受到的力為200N，后來穩(wěn)定在120N左右。當(dāng)?shù)肚谐龉ぜr(shí)，受力不是直接減少到零。并且在后面還出現(xiàn)正常切削受力方向相反的力，這是因?yàn)榈对谇谐鰰r(shí)產(chǎn)生了負(fù)剪切現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的形成在切削刃產(chǎn)生了一個(gè)和正常切削加工方向相反的摩擦力，并且使刀應(yīng)力的急劇惡化。時(shí)域分析可用取平均值的方法來反映某時(shí)刻的切削力總體情況，但是它忽略了切削 實(shí)時(shí)狀態(tài)的瞬時(shí)微觀信息。因此要進(jìn)行頻域分析。通過傅里葉變換，信號可分解為不同的頻率分量。頻域分析體現(xiàn)的是信號隨頻率變化的特征。信號使用頻率作為自變量來表示就叫做頻譜。通常頻域用功率譜表示，其實(shí)質(zhì)上是信號的一種頻域能量密度分布描述，所以可視為頻域分布。 （a） (b)上圖是刀具在不同磨損階段隨機(jī)抽取的1024點(diǎn)得到的對應(yīng)軸向力Fx和切向力Fz的頻譜圖。刀具磨損狀態(tài)不同的情況下，總是有一組頻率的兩次譜值取最大值，這組頻率就稱為切削過程的特征頻率。由圖可看出頻率隨切削過程發(fā)生變化，切削用量保持不變，只是刀具產(chǎn)生磨損，因此頻率反映了刀具磨損狀態(tài)。由圖（a）中可看出在初磨損階段，譜峰值約在1500Hz。由圖（b）可看出，特征頻率出現(xiàn)在2000~2500Hz的低頻區(qū)。該組功率譜值呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。由于外在因素的影響。功率譜和刀具的磨損直接的直線關(guān)系。本章我們通過改變切削用量對切削力信號進(jìn)行了時(shí)域和頻域的分析，從而驗(yàn)證了該系統(tǒng)在硬件部分和軟件部分的穩(wěn)定性和可靠性。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測也可以觀察出刀具的磨損情況，從而及時(shí)更換刀具。結(jié) 論切削加工是生產(chǎn)領(lǐng)域中重要的一種加工方法，眾多科技工作者為深入把握其機(jī)理，控制其加工過程，不斷的嘗試把新的技術(shù)和方法應(yīng)用其中。對切削力的把握和控制是加工中的重要部分之一，其直接影響著加工質(zhì)量、刀具壽命和磨損等一些重要指標(biāo)，所以對切削力的監(jiān)測有著比較重要的意義。在對本課題的研究的過程中，存在許多尚未解決的難題。對車削過程進(jìn)行測量，需要將測力儀安裝在車床上，這就或多或少的需要改動(dòng)車床部件結(jié)構(gòu)，不易被用戶接受，因而限制了切削力信號監(jiān)測方法的推廣和使用。并且，切削工況的改變也會(huì)引起切削力的變化，像是在刀具切入工件時(shí)，切削力會(huì)從小到大 ，在趨于穩(wěn)定的變化。怎樣區(qū)分工況改變引起的切削力變化和刀具磨損引起的切削力變化是采用切削力信號監(jiān)測的一個(gè)不利因素。參 考 文 獻(xiàn)[1]吳長忠,孫選,[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009:5[2] Toshimichi moriwaki, Toshiroh shibasaka and Somkiat tangjitsitcharoen. Development of inProcess Tool Wear Monitoring System for CNC Turning[J]. JSME International Journal,Series,2004,47(3):3938[3]熊詩波,[M].:機(jī)械工業(yè)出版社,:9093[4]朱蘊(yùn)璞,孔德仁,[M].北京:國防工業(yè)出版社,:7793[5]何光偉,艾長勝,[J].控制與檢測,2009(12):5157[6]周林,[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,:115119[7][M].武漢: 華中科技大學(xué)出版社,:266271[8]馬旭,[J].測量與監(jiān)測技術(shù),2009,36(6):7073[9][D].:513 [10]劉翔. 21世紀(jì)制造業(yè)的發(fā)展趨勢[J].武漢工業(yè)學(xué)院報(bào),1999(3):4245[11]于廣偉,[J].工具技術(shù), 2009,43(5):6062[12] , . Multipurpose sensor for cutting process monitoring and optimization[J]. Mechatronics and Manufacturing Systems, 2008,1(1):103115[13][J].儀表技術(shù)與傳感器, 2009,12:3234[14]王占禮,黃福志,[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2010,31(1):1725[15]盧江躍,張軍,[J].自動(dòng)化與儀器儀表, 2010,5:4547[16][M].:機(jī)械工程出版社,:3238
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