加工中心铣刀破损监测技术

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1、武汉理工大学硕士学位论文加工中心铣刀破损监测技术姓名：张明江申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：郭兴;黄力军2002.11.1武汉理工大学硕士学位论文摘要切削加工过程的监测与控制是自动化加工中FMS、CIMS技术的重要组成部分，对提高生产效率和加工质量，降低生产成本，保证自动化加工系统高效、可靠地正常运行具有重要的实际意义。本论文详细地评述了切削加工过程中刀具磨损与破损在线监测方法的发展与现状，总结了各种监测方法的分类与特点以及发展与现状。对加工中心铣刀破损监测，提出了利用主轴振动位移信号和

2、机床主电机功率信号进行监测的方法，由于采用非接触测量，非常适合于加工中心等柔性加工设备。同时对主轴振动位移信号进行了分析，指出了主轴处于中、低速运转时，振动位移信号能很好地再现铣削力信号。对机床主电机功率信号进行了详细的研究，分析了机床主电机功率监测的原理，建立了机床机电系统能量传输数学模型．通过该模型对机床主电机功率詹号跟踪切削功率的性能进行了分析。在此基础上．分析并提出了延迟差分方法，对铣刀刀齿破损进行特征提取。在上述研究工作的基础上。提出了基于人工神经网络用于多传感器信息融合的监测策略，开发

3、研制了以机床主电机功率信号和主轴振动位移信号特征参量融合的铣刀破损监测实验系统，解决了铣削过程中切削条件多变导致监测阚值难以设置的难题，保证了在较宽的工作范围内具有较高的识别准确率。关键词：刀具破损、监测、传感器信息融合、人工神经阿络I武汉理工大学硕士学位论文AsanimportantcomponentofFMS、CIMStechniquesinmanufacturingautomation。·theon—linemonitoringofcuttingtOOlfailureduringthecut

4、tingprocessplaysasignificantroleinimprovingtheproductivity．betteringthemachiningquality，reducingtheproductionCOStandassuringhighefficiencyandreliahili—tyoftheautomaticprocessingsystem．Inthisdissertation，thedevelopmentandcurrentsituationofthemethodsofm

5、onitoringthetoolfailureduringthemachiningprocessarereviewedindetail，followedbyasummaryoftheclassificationoftheadaptivecontroltechnologyduringthemachiningprocessarealsodescribed．Amethodofreal——timemonitoringmillingcutterfailureispresen[ed．Themethodsamp

6、lesthesignalsofspindlevibrationdisplacementandthespindleelectricalmachinerypowersignalusingthesynchronizedsamplingtechnique．AsthetWOkindsofsignalsareallnon—contactpick～ups，thismethodisverysuitableforthemachiningcentre．Ananalysisofthevibrationdisplacem

7、entsignalshowsthatwhenthespindlerunsatmediumandlOWspeeds．thevirationdisplacementsignalwellreproducesthemillingforcesignal．Thisdissertationmakesanin——depthanalysisofthepowersignalandtheprinciplesofpowermonitoting．Itestablishesthemathematiclmodeloftheen

8、ergytransmittinginthemachineryandpowersystemofthemachinetOOI．Basedonthismodel，theperformanceofthespindleelectricalmachiner-YpowersignaIreproducingthecuttingpowersignalisanalyzed．Thenthede—layd汪ferentialmethodofdetectingthemillingcutterbreakage