立式深孔钻在线监控的研究

立式深孔钻在线监控研究

由于大深径比以及加工时的封闭或半封闭状态,无法直接观察到深孔加工过程中刀具的状态变化。因此,通过各种手段对深孔加工过程进行在线监测与控制成为深孔加工的另一个重要研究方向。在线监控的研究主要以切削力、机床功率、声发射、振动加速度等信号作为测量参量,在线监控钻头磨损及失效、振动、切屑堵塞、轴线偏移等现象,研究问题包括深孔加工在线监测的信号处理、信号特征提取和加工状态识别与反馈控制。常见的深孔加工在线监测方案如图 6 所示。Kavaratzis 等 [1将深孔钻削过程分为 4 个阶段,以钻削力和扭矩为监测信号,采用多层级的控制方法,针对钻削过程的不同阶段采用不同的控制策略。在国内,哈尔滨工业大学、北京理工大学、西安理工大学、上海交通大学等院校和一些科研机构都对此进行了深入研究。其中,哈尔滨工业大学的王清明等 [20]提出利用多个特征参数综合监测钻削过程,通过大量试验,观察刀具在破损、折断等异常情况下,各个特征参数的变化规律,并设定阈值,对钻削加工过程进行监测。北京理工大学的王忠民等 [21] 利用模糊模式识别技术处理经过离散二阶小波变换分解的切过程声发射信号样本,实现对刀具磨损状态的在线识别。西安理工大学的李鹏阳等 [22] 以钻削轴向力和扭矩为监测信号,通过对信号进行幅域和频域分析,提取了特征信号随钻头磨损量的变化规律。上海交通大学的孙程成等 [23] 分析了枪钻扩散磨损和粘结磨损的形成机理,并以钻削力、扭矩和声发射为监测信号对钻头状态进行监测,采用声发射信号对刀具磨损状态进行了表征。现有文献及相关报道中,在在线监测方面针对信号处理、特征提取和状态识别3 个领域均有大量研究,以上研究为在线监控系统及设备的研发提供了理论依据,但多数为针对各领域相关算法及策略的独立研究,缺乏对完整在线监控闭环系统的整体研究。此外,针对深孔加工中易出现的故障,文献中对刀具状态的研究较多,而针对钻削过程的其他现象诸如切屑堵塞、钻杆振动以及孔扩大、偏斜等与孔加工质量相关的问题仍需要进一步研究。
立式深孔钻在线监控的研究

精钻立式深孔钻适用于玩具模具、光电模具、其他各种模具顶针孔以及加工丝筒、油压配件、医疗器械、航天、家电等行业
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