基于应变式传感器的拉削负载检测系统研制

发布时间：2017-04-14 08:09

  本文关键词：基于应变式传感器的拉削负载检测系统研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：拉床可在金属零件加工中提供较大的切削力及较高的加工精度,这也是拉削加工相比于其他金属加工来说无法替代的优点。在拉削加工中,对拉削负载的检测可以实时反应拉刀的状态,提早发现刀具的磨损,降低刀具出现断裂的几率,因此对拉削负载的实时监测装置的研究具有重要意义。在此基础上本文通过对应变传感器的应用,提出了一种基于应变传感器的拉削负载检测装置。设计了应变传感器的放大电路,建立了以PLC为基础的信号采集装置,找出了拉刀上应力与位置的关系,通过Ansys软件的仿真,对理论模型进行了修正;设计了检测系统的标定实验,并在不同工况条件下进行了拉削负载检测实验,对实验结果进行了分析。第1章中,介绍了国内外学者对切削力检测方面的研究,主要介绍了应变式和电压式的切削力检测装置,并说明了本文的主要工作内容。第2章中,介绍了拉削负载检测系统的组成,分析了应变传感器的工作原理,说明了检测系统的硬件组成以及型号的选型,选择了拉床上合理的应变片布点位置;设计了应力信号的放大电路,并测试了放大电路的性能;设计了基于PLC的拉削负载检测系统的采集程序,编写了基于c++builder的上位机程序。第3章中,首先建立了拉刀静态载荷下的受力模型,并得出了静态载荷下拉刀上应力与位置之间的关系;用Ansys软件对拉刀进行了有限元分析,得出了仿真模型下的应力与位置之间的关系,对比了理论模型与仿真模型之间的区别并且对理论模型进行了修正,为拉削负载检测装置提供了理论基础。第4章中,设计了拉削负载检测装置的标定实验,得出了拉削负载检测装置的灵敏度和非线性误差的大小;将拉削负载检测装置与传统的液压式拉削负载测量在相同的工况条件下进行了实验,分析了二者之间的差别,论证了本文研究的检测装置的准确性和可靠性;对拉削负载检测装置在不同拉削速度、不同应变片贴片位置和不同工件下进行了实验,分析了不同条件下实验结果的差别。第5章中,总结了本文的主要研究工作,分析了本文研究的拉削负载检测装置的不足之处,指出了检测装置的发展方向。
【关键词】：应变 拉削负载 信号采集 Ansys
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG57;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景和研究目的10-11
• 1.2 相关技术国内外研究现状11-15
• 1.3 论文研究内容及工作15-16
• 第2章 拉削负载检测系统总体设计16-30
• 2.1 拉削负载检测系统的工作原理及技术要求16-17
• 2.1.1 拉削负载检测系统的工作原理16-17
• 2.1.2 拉削负载检测系统的技术要求17
• 2.2 拉削负载检测系统的检测方案17-21
• 2.2.1 拉削系统中应变片工作原理17-19
• 2.2.2 应变片布点位置的分析及贴片方法19-21
• 2.3 拉削负载测量系统的硬件组成21-26
• 2.3.1 PLC模块的组成21-22
• 2.3.2 应变传感器的选型22-23
• 2.3.3 放大电路的设计23-25
• 2.3.4 开关电源的选型25-26
• 2.4 拉削负载测量系统的软件组成26-29
• 2.4.1 下位机程序设计26-27
• 2.4.2 上位机程序设计27-29
• 2.5 本章总结29-30
• 第3章 拉刀负载应力变化模型与仿真分析30-46
• 3.1 拉刀负载应力变化模型30-36
• 3.2 拉刀负载应力求解的ANSYS建模与分析36-39
• 3.2.1 有限元与ANSYS软件的简单介绍36
• 3.2.2 拉刀负载应力求解的ANSYS建模36-39
• 3.3 仿真结果分析39-45
• 3.3.1 拉刀上不同位置的应力分析39-43
• 3.3.2 拉刀贴应变片后应力分布的分析43-45
• 3.4 本章总结45-46
• 第4章 拉削负载检测系统实验分析46-57
• 4.1 拉削负载检测系统的标定46-48
• 4.2 拉削负载采集的实验对比48-51
• 4.3 拉削负载检测装置的实验51-55
• 4.4 本章总结55-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 工作总结57-58
• 5.2 工作展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录64

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