深孔钻在钻削过程中的监测研究

深孔钻在钻削过程中的监测研究

由于深孔钻机床在加工长径比大及加工时的封闭和半封闭状态,决定了深孔加工过程中的刀具状态变化无法直接观察,因此通过各种手段对深孔加工过程进行监测成为了深孔加工的一个研究方向.

国内的哈尔滨工业大学、西安理工大学、中北大学、北京理工大学、吉林大学和北京科技大学等一些院校和科研机构都对此进行了一些研究。其中,西安理工大学的张超、李言等人[35]利用正交小波变换对不同刀具状态的振动信号进行分解和重构,获得了振动信号在不同频段的重构分量。北京理工大学的王忠民等[36]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削过程声发射信号样本,实现对刀具磨损状 态 的 在 线 识 别。哈尔滨工业大学的王清明等[37]提出了利用多个特征参数综合监测钻削过程,
通过大量实验,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。中北大学的崔贵波等[38]将超声波检测应用到深孔加工领域,实现对深孔加工的实时监控,可以有效防止因加工过程中刀具走偏造成的工件报废。

美国的 Issam ABU-MAHFOUZ 等[39]通过获取加工过程振动信号,利用后向算法训练的多层前馈神经网络,成功地识别钻头的 5 种不同磨损状。目前,在深孔钻削 力 测 量 技 术 方 面 处 于 国 际 领 先 地 位 的 德 国Dortmund 大 学 的 科 研 工 作 者 WEBBER、THEIS 和RAABE 等[40 - 41] 致力于发展带有测力元件的测量钻头,用它能直接测量切削分量,但这种方法还处于实验室试验阶段,而且价格昂贵,设计制造周期较长。日本町田铁工生产的全自动钻床 “Micro-hole”配备了 “扭矩检测器”和 “钻头磨损监控系统”,一旦钻头所受扭矩超过预先选定的扭矩值,进给系统就停止进给,钻头退回到开始车削的位置,接着重新进行钻削加工,直到完成加工整个微孔.

综上所述,虽然深孔加工技术经历了一个多世纪的发展历程,从加工方法上己日趋成熟,但是针对微细超长深孔的加工,在理论和实践上还没有形成一套完整、成熟的体系,尤其是对于钻削直径 1 mm 以内,长径比 L /D 超过200 的微细超长深孔,还是一个有待解决的问题。
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