基于Elman神经网络的旋转超声加工输出能量模型研究
发布时间：2021-09-17 09:59
随着硬脆材料在各个行业的广泛应用,超声加工作为公认比较合适的加工方式也得到了比较多的发展。在和传统加工方式的对比中,超声加工在精度、工具寿命、工件表面光洁度等方面展现了比较明显的优势。在旋转超声加工中,初始的超声振幅对加工效果有着重要的影响。传统的旋转超声加工中,常用人工测试的方法对超声换能器的振幅进行标定,而在复杂的现场加工环境中,温度、湿度、加工时的冲击力对超声换能器核心材料压电陶瓷产生非常大的影响,进而会导致之前人工标定的关系不准确影响振幅输出的一致性。在现场加工时,现场操作人员安装工具头的随意性、工具头不同的伸出长度等都会导致超声换能器的振幅不一致进而导致加工效果不稳定。旋转超声加工间歇性的加工方式,也对每次启动时振幅输出的一致性提出了较高的要求。本文参照旋转超声加工系统在工业现场应用现状,就目前旋转超声加工所存在的问题,设计了基于Elman神经网络预测的改进型超声加工系统。根据超声换能器振动特性,建立了换能器振动能量的模型并分析了超声振动能量和超声振幅之间的关系。同时根据力、电、声类比等效原理,建立了换能器振幅模型,得到了换能器输出振幅与换能器材料、尺寸等参数以及驱动电流的关...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硬脆材料
a) DMG 机床 b)台湾丸荣超声装置图 1-2 超声加工装置在国外，超声加工技术在理论和实际工程应用中都处在领先的地位。德玛吉公司所研制超声加工机床已经在工业界推广多年，具有较高的水平，其采用根据加工方式不同进行相应超声能量调整的策略[12]。在超声加工理论方面，德国帕德博恩大学提出了一种新型的 LLCC-PWM 型逆变驱动大功率压电陶瓷制动器的电源设计方案，使得振幅输出更加平滑，并且可以输出较大的超声能量13]。俄罗斯的 Babitsky 教授针对超声加工切削控制，提出了在线监测与智能算法结合的方法对超声能量进行监测和控制[14]。Unyanin 针对超声加工过程径向和切向磨削力进行分析，在超声振动幅度和频率方面确定磨粒在工件中的加工深度[15]。Saffar 等人针对温度对换能器输出振幅的影响进行了分析，验证了不同温度下换能器输出振幅不同[16]。Harada 和 Sasahara 针对超声振幅即超声能量的大小对切削工件表面有着重要的作用，并且分析了在进行超声加工时振幅即能量对于工件表面切削力的作用[17]。Saleem 等人针对超声振幅输出的非线性提出了高频滑膜控制器，并使用仿真验证了该控制器的有效性，但是并没有在实
图 2-8 直径为 6mm 的工具磨头器特性参数的影响压电陶瓷组成，而压电陶瓷的性、空气成分、压力、电场、辐射中保持换能器的特性稳定或如何际超声的稳定输出有着比较大的同等环境下的时移测量，观察随幅是如何变化的。录两个时间节点的换能器特性 2-2 不同时间节点下换能器特性参频率FS(kHz)阻抗 R1(ohm)静态电容C0(nF)24.556 1740.72 20.62
【参考文献】：
期刊论文
[1]硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望[J]. 冯平法,王健健,张建富,吴志军. 机械工程学报. 2017(19)
[2]基于人工神经网络的超声加工振幅的在线监测[J]. 邢秀琴,叶志忠,吉科峰,祝锡晶. 组合机床与自动化加工技术. 2014(08)
[3]旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究[J]. 张承龙,冯平法,吴志军. 兵工学报. 2013(07)
[4]旋转超声加工技术研究进展[J]. 郑书友,冯平法,徐西鹏. 清华大学学报(自然科学版). 2009(11)
[5]超声加工技术的发展及其在航空航天制造中的应用潜能[J]. 郑书友,冯平法,吴志军,郁鼎文. 航空制造技术. 2009(13)
[6]功率超声振动系统的研究进展[J]. 林书玉. 应用声学. 2009(01)
[7]二端口网络在功率超声设计中的应用[J]. 郑书友,徐西鹏. 声学技术. 2007(03)
[8]功率超声技术的研究现状及其应用进展[J]. 王应彪,刘传绍,赵波. 机械研究与应用. 2006(04)
[9]功率超声技术的研究现状及其最新进展[J]. 林书玉. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2001(01)
[10]程控超声加工电源的频率跟踪和恒幅控制[J]. 刘殿通,于思远,刘金华,刘文芝,陈锡让. 电加工与模具. 2000(02)
博士论文
[1]超声辅助加工系统研发及其在复合材料加工中的应用[D]. 马付建.大连理工大学 2013
[2]超声波在键合换能系统接触界面的非线性传播机理研究[D]. 李战慧.中南大学 2010
[3]旋转超声加工机床的研制及实验研究[D]. 郑书友.华侨大学 2008
[4]塑性材料超声振动精密切削技术的研究[D]. 杨亮.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]硬脆材料超声加工装置及实验研究[D]. 于洋洪.浙江大学 2016
[2]负载条件下超声加工振动能量控制研究[D]. 赵杨.哈尔滨工业大学 2016
[3]超声换能系统的动态匹配研究[D]. 杨芳.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于Elman神经网络锂电池劣化程度的预测研究[D]. 石春源.哈尔滨理工大学 2011
[5]引线键合变频式超声波发生器的研究与设计[D]. 严勇文.中南大学 2008
[6]超声变幅杆的参数计算及有限元分析[D]. 黄霞春.湘潭大学 2007
本文编号：3398488
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硬脆材料
a) DMG 机床 b)台湾丸荣超声装置图 1-2 超声加工装置在国外，超声加工技术在理论和实际工程应用中都处在领先的地位。德玛吉公司所研制超声加工机床已经在工业界推广多年，具有较高的水平，其采用根据加工方式不同进行相应超声能量调整的策略[12]。在超声加工理论方面，德国帕德博恩大学提出了一种新型的 LLCC-PWM 型逆变驱动大功率压电陶瓷制动器的电源设计方案，使得振幅输出更加平滑，并且可以输出较大的超声能量13]。俄罗斯的 Babitsky 教授针对超声加工切削控制，提出了在线监测与智能算法结合的方法对超声能量进行监测和控制[14]。Unyanin 针对超声加工过程径向和切向磨削力进行分析，在超声振动幅度和频率方面确定磨粒在工件中的加工深度[15]。Saffar 等人针对温度对换能器输出振幅的影响进行了分析，验证了不同温度下换能器输出振幅不同[16]。Harada 和 Sasahara 针对超声振幅即超声能量的大小对切削工件表面有着重要的作用，并且分析了在进行超声加工时振幅即能量对于工件表面切削力的作用[17]。Saleem 等人针对超声振幅输出的非线性提出了高频滑膜控制器，并使用仿真验证了该控制器的有效性，但是并没有在实
图 2-8 直径为 6mm 的工具磨头器特性参数的影响压电陶瓷组成，而压电陶瓷的性、空气成分、压力、电场、辐射中保持换能器的特性稳定或如何际超声的稳定输出有着比较大的同等环境下的时移测量，观察随幅是如何变化的。录两个时间节点的换能器特性 2-2 不同时间节点下换能器特性参频率FS(kHz)阻抗 R1(ohm)静态电容C0(nF)24.556 1740.72 20.62
【参考文献】：
期刊论文
[1]硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望[J]. 冯平法,王健健,张建富,吴志军. 机械工程学报. 2017(19)
[2]基于人工神经网络的超声加工振幅的在线监测[J]. 邢秀琴,叶志忠,吉科峰,祝锡晶. 组合机床与自动化加工技术. 2014(08)
[3]旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究[J]. 张承龙,冯平法,吴志军. 兵工学报. 2013(07)
[4]旋转超声加工技术研究进展[J]. 郑书友,冯平法,徐西鹏. 清华大学学报(自然科学版). 2009(11)
[5]超声加工技术的发展及其在航空航天制造中的应用潜能[J]. 郑书友,冯平法,吴志军,郁鼎文. 航空制造技术. 2009(13)
[6]功率超声振动系统的研究进展[J]. 林书玉. 应用声学. 2009(01)
[7]二端口网络在功率超声设计中的应用[J]. 郑书友,徐西鹏. 声学技术. 2007(03)
[8]功率超声技术的研究现状及其应用进展[J]. 王应彪,刘传绍,赵波. 机械研究与应用. 2006(04)
[9]功率超声技术的研究现状及其最新进展[J]. 林书玉. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2001(01)
[10]程控超声加工电源的频率跟踪和恒幅控制[J]. 刘殿通,于思远,刘金华,刘文芝,陈锡让. 电加工与模具. 2000(02)
博士论文
[1]超声辅助加工系统研发及其在复合材料加工中的应用[D]. 马付建.大连理工大学 2013
[2]超声波在键合换能系统接触界面的非线性传播机理研究[D]. 李战慧.中南大学 2010
[3]旋转超声加工机床的研制及实验研究[D]. 郑书友.华侨大学 2008
[4]塑性材料超声振动精密切削技术的研究[D]. 杨亮.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]硬脆材料超声加工装置及实验研究[D]. 于洋洪.浙江大学 2016
[2]负载条件下超声加工振动能量控制研究[D]. 赵杨.哈尔滨工业大学 2016
[3]超声换能系统的动态匹配研究[D]. 杨芳.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于Elman神经网络锂电池劣化程度的预测研究[D]. 石春源.哈尔滨理工大学 2011
[5]引线键合变频式超声波发生器的研究与设计[D]. 严勇文.中南大学 2008
[6]超声变幅杆的参数计算及有限元分析[D]. 黄霞春.湘潭大学 2007
本文编号：3398488
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