微小型车铣复合加工过程中三向微切削力实时检测

发布时间：2018-01-03 09:37

本文关键词：微小型车铣复合加工过程中三向微切削力实时检测　出处：《北京理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着精密微小系统在航空、航天、军事和医疗等领域的应用不断增加,对中间尺度的三维精密微细复杂结构件的加工技术提出了迫切的需求。然而,传统的宏观尺度机械加工方法很难达到其加工精度。随着微小零件向多样化的加工材料以及大纵横比的三维复杂微观结构方向发展,基于光刻技术的微机电系统制造技术也有一定的局限性。作为传统宏观机械加工方式和纳观领域硅微加工工艺的补充技术,精密微细车铣加工技术逐渐发展成为面向中间尺度非硅基三维微细复杂结构件加工的核心技术。然而,现阶段对车铣加工技术的研究相对于传统的车削和铣削等加工技术来说还处于起步阶段。目前对车铣加工过程的研究也仅限与加工机理方面,对不同材料的切削参数及切削工艺研究较少。与传统的加工过程相似,在车铣加工过程中三向微切削力是影响加工精度、表面粗糙度、加工效率和加工稳定性的关键因素,并且对三向微切削力的测量是实现力反馈控制、刀具设计、刀具状态监测、切削参数制定、切削工艺优化以及可加工性能测试等过程的先决条件。因此,研究出应用到车铣加工条件下的切削力无线测量系统,对提高微细结构加工精度,研究加工工艺等具有重要的意义。本课题主要研究了车铣加工过程中的切削力测量系统,主要内容包括车铣切削力测量的总体方案制定、车铣切削力测量传感器及测量装置设计、车铣切削力测量的电路及程序设计和标定实验与实验验证。针对车铣加工过程中各个运动部件的运动特性,结合微小零件加工的实际需求,提出了一种“直接测量,无线传输”的总体方案。在此基础上设计了一种满足车铣加工切削力测量要求的三轴力传感器及其总体测量装置。设计了包含放大电路、滤波电路、数据采集电路,数据传输和数据处理等模块的力传感器信号处理电路,并进行了配套的程序及软件设计。采用高精度砝码对设计的力传感器和测量装置进行了标定实验,建立三轴力传感器各个方向受力与输出信号之间的对应关系。最终采用不同切削参数进行加工实验,得到的实验结果与理论值具有较好的一致性,进而验证了所设计的车铣切削力测量系统具有一定的可行性。
[Abstract]:This paper studies the cutting force measurement system in the process of turning and milling , which is a key factor affecting machining precision , surface roughness , machining efficiency and machining stability .

【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG501.3

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