面向切削过程在线监测的多传感器集成式智能刀柄研究

发布时间：2023-05-14 05:28

　　智能制造是“中国制造2025”的主攻方向,而发展面向智能制造的智能产品和智能装备是其中一项重要的战略举措。对制造企业而言,各类智能传感装置能够为切削过程智能监测提供多参数信息,是实现生产自动化,提高加工效率和产品质量,以及降低生产成本的重要基础。因此,开展满足应用需求的智能传感产品设计与监测技术研究,对推动智能制造技术发展具有重要意义和应用前景。针对切削过程多参数信息检测需求和目前传感装置的不足,本文开展了多传感器集成式智能刀柄研究,研制了一种可实现切削过程多维切削力和切削振动同时测量的无线智能刀柄,并基于其开展了切削过程刀具磨损状态在线监测技术研究。针对铣削过程切削力和切削振动检测需求,设计了智能刀柄多参数信息感知总体方案,包括基于电容测微原理的四维力测量方案及直接嵌入加速度传感器的振动测量方案。设计了低向间干扰的电容式多维力/扭感知结构,并建立了四向力解耦方程,通过在标准数控刀柄上设计多组变形梁结构,以变形梁六处位置的变形来实现各向力的可靠解算。通过建立感知结构的受力模型,分析了不同结构参数对变形灵敏度的影响规律,优化并确定了多参数信息感知刀柄的各项结构参数,应用有限元软件分析了该...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 切削过程力与振动信号检测技术研究现状
        1.2.1 切削力信号检测技术研究现状
        1.2.2 切削振动信号检测技术研究现状
    1.3 智能刀柄研究现状
    1.4 刀具磨损状态监测技术研究现状
    1.5 国内外文献综述的简析
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 智能刀柄多参数信息感知结构设计及分析
    2.1 引言
    2.2 智能刀柄总体方案设计
        2.2.1 智能刀柄构成
        2.2.2 智能刀柄设计目标
        2.2.3 智能刀柄多参数信息感知方案设计
    2.3 电容式多维力/扭感知结构设计
        2.3.1 铣削过程分析
        2.3.2 多维力/扭感知结构设计
        2.3.3 感知结构力学模型建立及分析
        2.3.4 结构参数灵敏度分析及优化
    2.4 智能刀柄结构性能分析
        2.4.1 结构静态特性分析
        2.4.2 结构动态特性分析
    2.5 本章小结
第3章 智能刀柄传感单元及多参数信息采集系统研发
    3.1 引言
    3.2 传感单元及采集系统构成与设计原则
    3.3 电容式多维力/扭传感单元设计
        3.3.1 电容传感器关键参数设计
        3.3.2 电容传感器集成设计与误差分析
    3.4 振动传感单元设计
    3.5 多参数信息采集系统设计
        3.5.1 多参数信息采集系统研制
        3.5.2 多参数信息采集系统性能测试
    3.6 本章小结
第4章 智能刀柄静动态特性测试及实验研究
    4.1 引言
    4.2 智能刀柄集成
    4.3 智能刀柄静态特性测试
        4.3.1 智能刀柄静态特性标定实验设计
        4.3.2 智能刀柄静态特性分析
    4.4 智能刀柄动态特性测试
        4.4.1自由状态下模态实验
        4.4.2工作状态下模态实验
    4.5 智能刀柄铣削应用性能实验研究
        4.5.1 铣削实验方案设计
        4.5.2 实验结果分析
    4.6 本章小结
第5章 基于智能刀柄的刀具磨损状态监测技术研究
    5.1 引言
    5.2 刀具磨损实验设计
    5.3 切削过程信号分析与处理
        5.3.1 切削过程信号分析
        5.3.2 刀具磨损信号特征选择
    5.4 刀具磨损状态识别算法研究
        5.4.1 刀具磨损状态辨识模型设计
        5.4.2 刀具磨损状态辨识结果分析
        5.4.3 提高辨识准确率的方法
    5.5 基于智能刀柄的切削过程监测软件系统开发
        5.5.1 监测软件总体设计
        5.5.2 监测软件各功能模块设计与实现
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3817278