数控机床赛博物理系统构建及其在刀具状态监测中的应用

发布时间：2021-05-09 00:19

　　在设备互联智能时代,第四代工业革命已经悄然而至,深度融合物理空间实体和赛博空间的赛博物理系统（Cyber-Physical20Systems,CPS）作为工业4.0的理想解决方案,受到了各个国家和各个领域的高度重视。依托于数控机床的赛博物理系统可以极大释放生产能力,改变落后的生产组织形式,构建安全、可靠、实时、远程、协作的生产生态系统。依托数控机床赛博物理系统高效的数据采集和利用能力,不仅可以突破现阶段制造产业的发展瓶颈,还可以有效解决加工过程中刀具状态监测的难题,构建完整的刀具生命周期管理,全面提升加工的效率和质量。本文主要探索赛博物理系统在制造加工现场的实施,搭建了适用于加工现场的机床赛博物理系统,主要的研究内容包括以下几个方面:（1）机床赛博物理系统构建。依托数控机床,分析了完整的赛博物理系统的组织架构,利用内外部数据感知构建了一种可以在加工现场推广应用的赛博物理系统的组织样式,经过实际搭建,验证了该组织样式的可行性和有效性。（2）基于希尔伯特-黄变换的刀具磨损在线监测。通过搭建的数控机床赛博物理系统采集加工过程中的有效信息,将刀具磨损状态监测置于赛博物理系统的大框架下,利用希尔... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 赛博物理系统在制造领域的应用
        1.2.2 刀具状态监测方法
    1.3 主要研究内容及技术路线
第二章 机床赛博物理系统构建
    2.1 引言
    2.2 赛博物理系统的构建
    2.3 机床赛博物理系统的主要功能
    2.4 信号采集过程的实施
    2.5 本章小结
第三章 基于希尔伯特-黄变换的刀具磨损在线监测
    3.1 引言
    3.2 信号处理算法
        3.2.1 小波变换
        3.2.2 希尔伯特-黄变换
    3.3 铣削实验设计
        3.3.1 实验设备与材料
        3.3.2 实验步骤
        3.3.3 磨损系数构建
    3.4 实验结果
        3.4.1 力信号处理结果
        3.4.2 功率信号处理结果
    3.5 本章小结
第四章 基于功率信号的刀具加工状态在线监测
    4.1 引言
    4.2 实验设计
    4.3 切削用量的影响
    4.4 加工材料的影响
    4.5 加工方式的影响
        4.5.1 钻孔45#钢实验分析
        4.5.2 钻孔钛合金TC4实验分析
    4.6 实验结果
    4.7 本章小结
第五章 机床赛博物理系统在实际加工中的应用
    5.1 引言
    5.2 基于加工数据的加工分析及NC代码匹配
    5.3 自适应加工及NC代码优化
        5.3.1 自适应加工
        5.3.2 NC代码智能优化
    5.4 刀具加工磨损状态预测
    5.5 利用功率信号诊断加工故障
    5.6 机床及刀具生命周期管理
    5.7 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
致谢



本文编号：3176251