枪钻专机刀具监控系统的开发与应用
发布时间：2021-12-22 05:26
深孔加工是发动机缸体和缸盖加工必不可少的加工工序,随着发动机技术的发展,对深孔加工的技术要求越来越高,加工难度也越来越大。深孔加工刀具的异常磨损与破损可能造成工件报废和机床受损等严重后果,如何更加科学和智能地避免这种现象的发生,是保证加工系统稳定高效运转的重要的课题。因此,研究深孔的加工过程监测技术,实现深孔加工刀具的磨损状况的实时监测、刀具异常状态的预警和刀具寿命的预测,对实现发动机关键零件高效精密加工具有重要的意义。本研究是中国重汽集团济南动力有限公司实施的刀具智能管理系统项目的重要组成部分,主要开展了刀具监控系统在枪钻专机的应用研究。主要研究工作如下:（1）分析了中国重汽集团济南动力有限公司使用的TRS（Transferline System）枪钻专机的机床结构,西门子840D数控系统结构,设计了 TRS枪钻专机的加工工艺及其工艺装备。（2）研究了枪钻加工深孔时的加工机理,并且分析了枪钻在加工过程中的失效模式及其原因。开展正交切削实验,对现有枪钻加工工艺参数进行了优化,在提高生产效率的同时降低了成本。（3）在TRS枪钻专机使用的西门子840D数控系统的基础上,设计开发了刀具监控系...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１基于ＡＮＦＩＳ的切削力在线估计系统方案图［２５］??此外，在这项研究中，采用ＡＥ信号进行了磨损监控实验，实验的结果说明??
山东大学硕士学位论文??系统（ＡＮＦＩＳ）实现实时预估切削力，其总体方案图如图１－１所示。最后利用切削??力与刀具磨损之间的模型来判断刀具状态。??Ｃｕｒｒｅｎｔ??ｓｅｎｓｏｒ?ｊ?▲??＼?１?Ｌｅｖ－ｐａｉｓ／＾＼?Ｆｉｗ？ｃｎｃ＞：?ｉ????ｆ?—？?Ｂａｔｔａｌｉｏｎ?：４）??？???？??Ｍｏｔｏｒ?—■■■■■■■＿■．－??Ｓ??＇ｗｉｒｉｎｇ?ＶＳｒ＾??Ａ?１?／ｅｔｒｄ?ｓｐｅｅｄ?ｆ??Ａｄｕｐｉｉ＾ｃ?ｎｃｕｒｕ?（＼ｔｚｚｙ?？?■■■＿■」??ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ?ｓ＞ｓｔｃａｉ?，??Ｉ??Ｆｅ＾Ｊｉ＇ｖＪｌｉｎ＾?ｆｏｔｏｃ??Ｆ，＇??图１－１基于ＡＮＦＩＳ的切削力在线估计系统方案图［２５］??此外，在这项研究中，采用ＡＥ信号进行了磨损监控实验，实验的结果说明??ＡＥ信号的检出率较高，但是与此同时也会使误报率有所提高；就实验数据分析来??说，监测到的电流信号呈正弦函数变化，如果想要直接判断需要一定的难度，所??以需要进行二次滤波、差分放大处理才能进行有效判断。实验装置新系统结构如??图１－２所示。研究结果表明，该监测方法适用于切削磨损变化量小的场合，能有效??的监测刀具磨损状态，并且其硬件设备价格低廉，质量可靠。??Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ?????＊?Ｋ．??＾?〇却二?＾?ＡＣ??丨?Ｃｕｆｒｅｍ?ｓｅｎｓｏｒ??＿?厂…?
例如某公司机械加工某类型零件，之前换刀是根据刀具设定寿命计数并强制??换刀，这样存在一定的弊端，某钻头额定寿命为５００件换刀，但是到５００件寿命??后有可能刀具还没有磨损，图１－３中黄色部分刀具寿命造成浪费，也存在由于一些??工件材料或批次问题，以及刀具供应商刀具刃口钝化，涂层等一些可能的原因，??刀具还未到额定换刀寿命刃口就己经磨损的情况，会造成不良产品的隐患。??－??９００?－??门?Ｉ??ｍｏ?－??Ｊ?１?Ｉ??桃、ｍｕ?［??—［ｊ．．；?Ｂ??钻头１?钻头２—＊??图１－３钻头寿命分析??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]深孔加工中BTA钻分屑形式及钻削过程[J]. 王鹏飞,肖继明,郑建明,李军,杨华. 工具技术. 2019(04)
[2]枪钻在车床上的深孔加工技术分析[J]. 郭辉,肖彬,袁小兵,刘伟. 工具技术. 2019(01)
[3]基于切削功率的数控车削批量加工刀具磨损在线监测[J]. 李聪波,万腾,陈行政,雷焱绯. 计算机集成制造系统. 2018(08)
[4]深孔加工工具系统研究现状及趋势分析[J]. 邱易,雷勇,郑建明,周石罗,杨圆明,刘爽. 工具技术. 2015(12)
[5]激光旋切法加工高质量微小孔工艺与理论研究[J]. 段文强,王恪典,董霞,梅雪松,王文君,凡正杰. 西安交通大学学报. 2015(03)
[6]深孔加工负压抽屑装置的优化设计与仿真[J]. 赵丽琴,王彪,杨琼瑶. 中北大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]高档数控机床刀具磨损故障监测方法及实验系统[J]. 黄民,刘秀丽,谢厚正. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]刀具检测方法综述[J]. 陈雷明,杨润泽,张治. 机械制造与自动化. 2011(01)
[9]刀具实时监控系统的研究[J]. 高艳玲,贾召彬,杜春雷. 制造技术与机床. 2010(11)
[10]分散剂在电火花小孔加工中的作用机理及试验研究[J]. 曹明让,杨胜强,李文辉,杨世春. 中国机械工程. 2010(09)
博士论文
[1]基于流体动力润滑理论的深孔加工直线度误差分析研究[D]. 陈振亚.中北大学 2015
硕士论文
[1]基于主轴功率信号的钻锪刀具监测及其系统开发与应用[D]. 万文波.浙江大学 2018
[2]K24高温合金飞秒激光孔加工技术研究[D]. 曹婷婷.哈尔滨工业大学 2016
[3]BTA深孔钻削机理及试验研究[D]. 聂兆云.中北大学 2016
[4]基于BTA刀具系统的深孔加工直线度误差分析研究[D]. 方玮.中北大学 2016
[5]基于刀具约束的自动生产线排产及数控刀具管理系统[D]. 张顼.重庆大学 2016
[6]基于流场分析的螺旋电极电解加工孔的研究[D]. 陈远军.西华大学 2015
[7]企业级刀具全生命周期管理系统研发[D]. 薛宏.重庆大学 2015
[8]深孔钻削刀具状态监测系统研究[D]. 潘继辉.长春理工大学 2014
[9]基于准干式深孔加工刀具特性研究[D]. 李道波.中北大学 2013
[10]高温合金718材料超细长深孔钻削工艺研究[D]. 贺生明.西安石油大学 2013
本文编号：3545840
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１基于ＡＮＦＩＳ的切削力在线估计系统方案图［２５］??此外，在这项研究中，采用ＡＥ信号进行了磨损监控实验，实验的结果说明??
山东大学硕士学位论文??系统（ＡＮＦＩＳ）实现实时预估切削力，其总体方案图如图１－１所示。最后利用切削??力与刀具磨损之间的模型来判断刀具状态。??Ｃｕｒｒｅｎｔ??ｓｅｎｓｏｒ?ｊ?▲??＼?１?Ｌｅｖ－ｐａｉｓ／＾＼?Ｆｉｗ？ｃｎｃ＞：?ｉ????ｆ?—？?Ｂａｔｔａｌｉｏｎ?：４）??？???？??Ｍｏｔｏｒ?—■■■■■■■＿■．－??Ｓ??＇ｗｉｒｉｎｇ?ＶＳｒ＾??Ａ?１?／ｅｔｒｄ?ｓｐｅｅｄ?ｆ??Ａｄｕｐｉｉ＾ｃ?ｎｃｕｒｕ?（＼ｔｚｚｙ?？?■■■＿■」??ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ?ｓ＞ｓｔｃａｉ?，??Ｉ??Ｆｅ＾Ｊｉ＇ｖＪｌｉｎ＾?ｆｏｔｏｃ??Ｆ，＇??图１－１基于ＡＮＦＩＳ的切削力在线估计系统方案图［２５］??此外，在这项研究中，采用ＡＥ信号进行了磨损监控实验，实验的结果说明??ＡＥ信号的检出率较高，但是与此同时也会使误报率有所提高；就实验数据分析来??说，监测到的电流信号呈正弦函数变化，如果想要直接判断需要一定的难度，所??以需要进行二次滤波、差分放大处理才能进行有效判断。实验装置新系统结构如??图１－２所示。研究结果表明，该监测方法适用于切削磨损变化量小的场合，能有效??的监测刀具磨损状态，并且其硬件设备价格低廉，质量可靠。??Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ?????＊?Ｋ．??＾?〇却二?＾?ＡＣ??丨?Ｃｕｆｒｅｍ?ｓｅｎｓｏｒ??＿?厂…?
例如某公司机械加工某类型零件，之前换刀是根据刀具设定寿命计数并强制??换刀，这样存在一定的弊端，某钻头额定寿命为５００件换刀，但是到５００件寿命??后有可能刀具还没有磨损，图１－３中黄色部分刀具寿命造成浪费，也存在由于一些??工件材料或批次问题，以及刀具供应商刀具刃口钝化，涂层等一些可能的原因，??刀具还未到额定换刀寿命刃口就己经磨损的情况，会造成不良产品的隐患。??－??９００?－??门?Ｉ??ｍｏ?－??Ｊ?１?Ｉ??桃、ｍｕ?［??—［ｊ．．；?Ｂ??钻头１?钻头２—＊??图１－３钻头寿命分析??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]深孔加工中BTA钻分屑形式及钻削过程[J]. 王鹏飞,肖继明,郑建明,李军,杨华. 工具技术. 2019(04)
[2]枪钻在车床上的深孔加工技术分析[J]. 郭辉,肖彬,袁小兵,刘伟. 工具技术. 2019(01)
[3]基于切削功率的数控车削批量加工刀具磨损在线监测[J]. 李聪波,万腾,陈行政,雷焱绯. 计算机集成制造系统. 2018(08)
[4]深孔加工工具系统研究现状及趋势分析[J]. 邱易,雷勇,郑建明,周石罗,杨圆明,刘爽. 工具技术. 2015(12)
[5]激光旋切法加工高质量微小孔工艺与理论研究[J]. 段文强,王恪典,董霞,梅雪松,王文君,凡正杰. 西安交通大学学报. 2015(03)
[6]深孔加工负压抽屑装置的优化设计与仿真[J]. 赵丽琴,王彪,杨琼瑶. 中北大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]高档数控机床刀具磨损故障监测方法及实验系统[J]. 黄民,刘秀丽,谢厚正. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]刀具检测方法综述[J]. 陈雷明,杨润泽,张治. 机械制造与自动化. 2011(01)
[9]刀具实时监控系统的研究[J]. 高艳玲,贾召彬,杜春雷. 制造技术与机床. 2010(11)
[10]分散剂在电火花小孔加工中的作用机理及试验研究[J]. 曹明让,杨胜强,李文辉,杨世春. 中国机械工程. 2010(09)
博士论文
[1]基于流体动力润滑理论的深孔加工直线度误差分析研究[D]. 陈振亚.中北大学 2015
硕士论文
[1]基于主轴功率信号的钻锪刀具监测及其系统开发与应用[D]. 万文波.浙江大学 2018
[2]K24高温合金飞秒激光孔加工技术研究[D]. 曹婷婷.哈尔滨工业大学 2016
[3]BTA深孔钻削机理及试验研究[D]. 聂兆云.中北大学 2016
[4]基于BTA刀具系统的深孔加工直线度误差分析研究[D]. 方玮.中北大学 2016
[5]基于刀具约束的自动生产线排产及数控刀具管理系统[D]. 张顼.重庆大学 2016
[6]基于流场分析的螺旋电极电解加工孔的研究[D]. 陈远军.西华大学 2015
[7]企业级刀具全生命周期管理系统研发[D]. 薛宏.重庆大学 2015
[8]深孔钻削刀具状态监测系统研究[D]. 潘继辉.长春理工大学 2014
[9]基于准干式深孔加工刀具特性研究[D]. 李道波.中北大学 2013
[10]高温合金718材料超细长深孔钻削工艺研究[D]. 贺生明.西安石油大学 2013
本文编号：3545840
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