面向铣削过程的无线测振刀柄的关键技术研究

发布时间：2017-10-01 22:25

  本文关键词：面向铣削过程的无线测振刀柄的关键技术研究

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【摘要】：随着切削加工向着高效高精度的方向发展,智能监测技术在制造业的发展中变得十分重要。切削振动作为刀具状态的基本参数之一,在一定程度上能够准确地反应出刀具的切削状态。因此,实时地监测切削振动可以预测刀具的切削状态。目前,对于切削振动的监测手段大多都是通过外置传感器来监测,即传感器通常安装在工件上/工作台上或者主轴壳体上。这种监测方法可重复性以及可移植性差,不能有效消除位置偏移引起的影响,或者是是由于距离切削点太远,所监测到的振动信号比较弱,很难满足切削加工高度自动化的需求。针对目前这种情况,本文提出了一种将振动传感器以及信号采集电路集成到铣削刀柄上的智能监测系统。具体研究内容如下:针对铣削振动产生的原理作系统的分析,提出了两种铣削振动产生的模型,即由速度反馈所引起的振动以及由位移反馈所引起的振动。前者是由于在铣削过程中阻尼时而为正,时而为负所引起的;后者是由于系统刚度时而为正,时而为负所引起的。从整体结构出发对无线测振系统进行了设计。由于铣削加工中的铣削刀柄始终处于旋转状态,振动传感器与信号采集系统以及无线传输系统需要集成到刀柄上。振动传感器要集成到刀柄的内部,而且要保证振动传感器能够有效地采集到切削加工过程中的振动信号。铣削刀柄在结构上的改变不能影响正常的铣削加工。针对无线测振刀柄的设计要求,对信号采集系统以及无线传输系统进行了设计。其中,采用嵌入式系统来完成振动信号的采集,采用WIFI模式实现振动信号的传输,此外运用Labview软件编写上位机界面。上位机能够远程控制下位机开启信号采集以及无线传输,并且能够实时显示以及分析振动信号,准确地监测切削的振动状态。针对所设计的无线测振刀柄系统进行了整机测试。验证了振动的传输特性,分析了机床空转噪声,振动传感器的实际安装位置,切削参数等对于振动信号的影响。
【关键词】：铣削振动 实时监测 无线测振刀柄 信号采集 无线传输
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题研究的背景和意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-19
• 1.3.1 切削振动机理研究9-11
• 1.3.2 切削振动监测技术11-15
• 1.3.3 刀柄系统传感器集成技术15-18
• 1.3.4 信号无线传输技术18-19
• 1.3.5 国内外研究现状的分析19
• 1.4 主要研究内容19-21
• 第二章 铣削加工振动建模及原理分析21-29
• 2.1 铣削振动产生原理21-23
• 2.2 铣削振动的特征23-24
• 2.3 铣削振动模型的研究24-28
• 2.3.1 由速度反馈所引起的铣削振动24-26
• 2.3.2 由位移反馈所引起的铣削振动26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 铣削振动监测方案总体设计29-48
• 3.1 振动传感器的选择与安装29-35
• 3.1.1 振动传感器的选择29-30
• 3.1.2 电容式振动加速度传感器工作原理30-32
• 3.1.3 振动传感器的安装32-35
• 3.2 铣削振动检测系统总体结构设计35-42
• 3.2.1 传感器集成方案确定36
• 3.2.2 铣削刀柄最终结构与传感器载体设计36-37
• 3.2.3 刀柄的结构刚度分析37-41
• 3.2.4 信号采集与传输系统硬件集成设计41-42
• 3.3 测振刀柄信号传输特性研究42-47
• 3.3.1 刀柄系统信号静态传输特性分析42-45
• 3.3.2 刀柄系统动态信号传输特性分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 测振刀柄信号采集与无线传输系统设计48-59
• 4.1 测振刀柄系统硬件设计48-51
• 4.1.1 信号采集系统硬件设计48-49
• 4.1.2 无线传输系统硬件设计49-50
• 4.1.3 DC-DC电路设计50-51
• 4.2 测振刀柄系统软件设计51-55
• 4.2.1 振动信号采集模块设计52-53
• 4.2.2 信号无线传输模块设计53-55
• 4.3 上位机界面设计55-57
• 4.3.1 Labview无线通信的实现56-57
• 4.3.2 上位机数据还原程序设计57
• 4.4 信号采集与无线传输系统整体测试57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 测振刀柄系统实验研究59-65
• 5.1 测振刀柄系统实验平台的搭建59-60
• 5.2 振动信号传输特性验证实验60-61
• 5.3 影响振动监测信号的因素分析实验61-64
• 5.3.1 机床空转噪声的影响62
• 5.3.2 传感器安装位置的影响62-63
• 5.3.3 切削参数的影响63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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1 高宏力;切削加工过程中刀具磨损的智能监测技术研究[D];西南交通大学;2005年

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本文编号：956017