基于硬铣削多信号监测试验的研究

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1、学校代码：10406分类号：TG506学号：090080201002南昌航空大学硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文（学位研究生）基于硬硬铣削的多信号监测试验研究硬铣削的多信号监测试验研究硕士研究生：刘李兵导师：王希副教授申请学位级别：硕士学科、专业：机械制造及其自动化所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2012年6月授予学位单位：南昌航空大学ExperimentalStudyofMulti-signalMonitoringBasedonHardMillingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMechanicalManufacturinga

2、ndAutomationByLiuLibingUndertheSupervisionofProf.WangXi(SchoolofAeronauticalandManufacturingEngineering)NanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2012摘要目前，在模具、航空以及汽车领域制造的零件很大一部分需要经过淬火硬化，硬度达到HRC55以上，淬火之后都有一定程度的变形，需要进一步加工修正，通常这种淬硬钢只能磨削。随着现代加工技术的发展及超硬刀具材料的出现，以铣代磨、以铣削代替EDM（ElectricalDischargeMachini

3、ng）的新型加工方式进行高效经济的铣削加工已成为可能，并在生产中取得了显著的经济效益。硬铣削是指铣削硬度超过56HRC或者强度Rm超过2000牛顿每平方毫米的钢铁材料，不但使加工周期大为缩短，而且加工质量得到了可靠保证。同时，硬铣削还具备减少工件材料微结构变更、表面显微硬度无明显上升，以及提高疲劳强度等优点。而硬铣削加工缺点也很明显，即刀具寿命会急剧下降，磨损破损风险变大。因此，对硬铣削加工过程进行多信号监测与分析，实时掌握并控制加工进程中的状态就显得尤为重要。这样就可以做到及时换刀，避免影响加工工件的精度，甚至造成不可挽回的破坏。本文即围绕硬铣削加工展开了一系列的试验研究工作。首先，建立一套

4、基于虚拟仪器的信号采集系统，采集淬硬钢的硬铣削加工过程中的声发射、振动和温度信号，采用小波变换、小波包变换和希尔伯特变换等方法对信号进行处理，并提取能反映硬铣削加工过程特征的规律，从而优化工艺参数，保证加工质量。本文选取T10A和Cr12MoV两种不同的工件材料，而且每种工件材料包括HRC57和HRC21两种不同的硬度，通过大量试验，从不同角度对硬铣削加工过程进行对比分析，提取有用的结论。然后，利用一套以电液数字阀为中心的模糊控制系统。该系统将根据切削温度的改变而自适应地调整喷嘴的切削液流量，保证铣削过程中的切削温度维持在某一个给定的范围内，从而达到对硬铣削加工过程的切削温度实现模糊控制的效果

5、。最后，进行电解辅助硬铣削和导电加热硬铣削可行性试验研究。将电解加工运用到硬铣削加工中，即在铣削过程中，将刀具与工件分别通电，加以电解液，实现铣削加工与电解加工同时进行；导电加热硬铣削试验是在铣削过程中，通过将刀具与工件通电，利用热能将工件软化，改变工件的切削性能，辅助硬铣削加工。这两项试验均是通过其他的加工方式来辅助硬铣削加工来达到减轻刀具负担，减小刀具磨损，提高硬铣削加工效率的目的。关键词关键词：关键词：：：硬铣削，多信号监测，小波变换，模糊控制，电解辅助硬铣削，导电加热硬铣削IAbstractAtpresent,amajorityofthepartsmanufacturedinthemo

6、ld,aerospaceandautomotivesectorneedtobehardenedtoHRC55above,andgenerallyacertaindegreeofdeformationhashappenedafterquenching.Thenitneedfurtherprocessingcorrection.Usuallythiskindofhardenedsteelcanonlybefitforgrinding.Withthedevelopmentofthemodernprocessingtechnologyandtheadventofthesuperhardcuttingt

7、oolmaterials,ithasbecomepossiblethatthenewmachiningmethodsaboutmillinginsteadofgrindingandmillinginsteadofEDM（ElectricalDischargeMachining）areusedforefficientandeconomicalmilling,andthemethodshavemade