多传感器融合砂轮磨损状态监测研究

发布时间：2020-08-27 19:00

【摘要】：磨削加工过程中砂轮的磨损程度直接影响到加工表面的质量和加工精度,为了提高磨削加工精度,准确确定合理的砂轮修整周期,本文在系统研究国内外磨削加工砂轮磨损监测现状的基础上,通过理论分析和试验研究建立了多传感器融合砂轮磨损监测系统。论文的主要研究内容有:针对磨削加工产生声发射信号,通过系统分析声发射信号处理方法的优缺点,确定了适用于磨削加工的小波包分析和能量系数分析方法,通过对磨削加工过程中的声发射信号进行分析实验研究,确定了适合于砂轮磨损状态监控的声发射信号层数为7层。针对砂轮磨损在线监控监测技术进行研究,分析了磨削加工过程中进给量对磨削力、加工后表面质量的影响规律。并通过超景深合成算法建立了砂轮磨损检测方法,检测了磨损前后的砂轮形貌。在研究砂轮磨损状态和磨削加工参数对声发射信号、磨削力大小和磨削温度影响规律的基础上,在STARLINE 500 A精密磨床上建立了由声发射监测系统、磨削力监测系统和磨削温度监测系统等组成的多传感器融合砂轮磨损状态监测系统。通过砂轮磨削试验研究,分析了砂轮磨损状态对声发射信号、磨削力和磨削温度等参数的影响规律,根据试验结果确定了砂轮磨损状态监测所需要的阈值,基于BP神经网络建立了4-2-2型砂轮磨损识别系统进行了砂轮磨损测试分析,通过样本数据的训练和测试,试验证明了砂轮钝化状态监测的可行性和准确性。
【学位授予单位】：长春大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG580.6
【图文】：

砂轮磨损,形式,砂轮

磨削加工由于加工精度高、表面质量好、磨削力小等优点广泛应用于机械加工中，尤其是精密、超精密加工中通常采用把磨削加工作为最后一道加工工艺从而保证加工表面精度和质量，工件热处理后表面硬度增加，一般也采用磨削加工提高加工效率。磨削加工过程中砂轮的磨损是影响磨削加工表面质量和精度的主要因素之一，选择合理的砂轮修正时间对提高加工精度和加工效率有重要的意义[1-3]。由于砂轮是磨粒和粘接剂随机粘接形成的，砂轮根据磨料和结合剂材料分为金刚石砂轮、合金砂轮和单晶刚玉砂轮等，所以砂轮磨粒是随机分布在砂轮表面的，砂轮的磨损机理相对于其它加工刀具磨损机理更加复杂，在磨削加工过程中磨粒会发生磨损、脱落等现象，主要有磨料磨损、塑性磨损、氧化磨损、化学磨损等。同时砂轮磨损过程中同时存在自励作用，磨粒磨损的同时也会存在其它磨粒的锐化，不同的磨粒材料和粘合强度的砂轮的自励能力不同。砂轮表面有效切削颗粒占砂轮总磨粒的5%-12%左右，随着磨损的出现，无效的切削刃也逐渐参与切削加工[4-5]。砂轮的磨损与加工材料的力学性能、砂轮的材料和加工参数等有直接关系，通过查阅国内外发展现状，砂轮的磨损形式主要有磨耗磨损、磨碎磨损、磨粒脱落、堵塞沾着等，如图 1-1 所示[5]。按照磨损原理分为机械磨损、化学磨损和沾附磨损等。

在线监测系统,声发射,砂轮

器一般直接安装在加工设备或者工件上，因此方便于在线和在位监测，主要监测、温度检测、声发射监测等[10-16]。声发射监测技术研究20 世纪 50 年代 Kaiser 进行金属材料拉压试验时首次发现了声发射现象，即。广泛应用于机械加工过程监控、航空航天、压力容器泄露检测、复合材料等方面。1984 年伯克利大学 Dornfeld 首次在磨削加工过程中采用声发射信轮磨损，通过试验研究了声发射信号能力随磨削切屑厚度增加逐渐增加的变]。2008 年扬州大学的王隆泰等对砂轮尺寸直径为 400mm，宽度为 40mm 的轮进行了纵向磨削加工，如图 1-2 所示，设置声发射信号特征参量阈值，通值与测试信号进行砂轮钝化检测，实现了声发射控制系统对砂轮钝化的在2017 年英国利物浦约翰摩尔大学的 Xunchen，Tahsin T. p z 等在精密磨床磨削加工声发射信号监测装置，如图 1-3 所示[18]，通过试验测量了磨削过程度和声发射信号，结果表明砂轮与工件之间由于摩擦而产生的 AE 信号频Hz，切割和耕犁作用的频率为 800KHz，提出切割作用引起了高频噪声[18

声发射监测

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