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钻削过程声发射信号模型的理论研究

北京理工大学学报 1998年第3期18卷 284-289页

作者：徐春广王信义张卫民北京理工大学机械工程与自动化学院

目的分析钻削过程中钻头的磨损形式和声发射源及其数学模型．方法用声发射信号与钻削过程的理论关系，研究钻削过程中各塑性变形区的塑性功功率数学表达式．结果给出平稳钻削过程中伪随机声发射信号的能量指标（均方值）和外部加工参数... 详细信息

目的分析钻削过程中钻头的磨损形式和声发射源及其数学模型．方法用声发射信号与钻削过程的理论关系，研究钻削过程中各塑性变形区的塑性功功率数学表达式．结果给出平稳钻削过程中伪随机声发射信号的能量指标（均方值）和外部加工参数之间的数学模型．结论为进一步利用声发射信号监测钻削过程奠定了理论基础．

关键词：钻削过程声发射数学模型信号监测钻头

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钻削过程与监测信号映射模型研究

钻削过程与监测信号映射模型研究

作者：张海华湘潭大学

学位级别：硕士

钻削过程与监测信号映射模型研究有利于实现钻削机理细致化研究、工件质量精准化评估和钻削过程实时在线监测。论文以建立钻削过程与监测信号映射模型为目标,以建模过程中所应该和必须解决的关键问题为主线,在钻削监测系统软硬件设计、... 详细信息

钻削过程与监测信号映射模型研究有利于实现钻削机理细致化研究、工件质量精准化评估和钻削过程实时在线监测。论文以建立钻削过程与监测信号映射模型为目标,以建模过程中所应该和必须解决的关键问题为主线,在钻削监测系统软硬件设计、钻削阶段划分、监测信号工频滤波与去噪、信号瞬时频率提取等方面做了较为详细的研究:(1)根据钻削加工特点,选用三向振动传感器监测机床振动情况、声发射传感器监测刀具磨损状况、霍尔电流传感器监测主轴电机电流变化,利用LabVIEW软件编程实现监测信号数据的获取,从而完成钻削过程监测试验;通过分析钻刃与工件接触状态细分钻孔过程为钻入、钻中和钻出三个阶段,并定义钻刃刃尖与工件接触状态瞬时改变时所对应的瞬时时刻点。(2)在对监测信号做频域分析时发现轴向振动Az信号存在明显的工频干扰,主轴功率Sp信号夹杂噪声成分,比较分析后确定独立分量分析方法和小波阈值去噪方法分别用于Az信号的工频滤波和Sp信号的消噪,并对工频滤波和小波阈值去噪算法做了改进,应用结果表明,改进方法能实现监测信号工频干扰及噪声的有效滤除。(3)从研究瞬时频率的定义出发,分析了瞬时频率具有实际物理意义的必要条件,指出Huang等人提出的固有模式函数概念满足该条件,接着探讨了经验模式分解方法及其端点效应抑制方法和特征固有模式函数筛选算法,比较分析了经典解析信号法和正交极大包络两种瞬时频率估计算法,其中正交极大包络方法能较精确提取监测信号的瞬时频率,基于突变瞬时频率特征所对应的瞬时时刻点最终在1%误差范围内建立了钻削过程与监测信号之间的映射关系模型。建立映射模型过程中主要涉及到监测系统软硬件设计、信号的工频滤波与去噪、信号的经验模式分解及特征固有模式函数筛选、瞬时频率特征提取等子问题研究,子问题研究中所采用的方法对其他监测系统研究具有一定的参考价值和借鉴意义。本文的研究成果,在一定程度上深化了钻削过程监测传感器信息研究,为钻削过程不同阶段的工况信息和工件质量检测研究奠定了良好的基础。

关键词：钻削过程监测信号映射模型滤波去噪瞬时频率

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结合与集成学习的钻削过程刀具状态实时监测

机械科学与技术 2023年第10期42卷 1678-1689页

作者：马晶白峥言刘献礼刘强贾儒鸿周强哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电气工程博士后流动站哈尔滨150080 哈尔滨理工大学仪器科学与技术博士后流动站哈尔滨150080

为了能够有效识别钻削过程中刀具的磨损状态,为工厂实际加工过程提供刀具磨损的及时预警,开发了一种基于LabVIEW的钻削刀具磨损状态监测平台。平台可以实现实时采集振动信号并进行时域、频域和时频域的特征提取和数据保存。通过将遗传... 详细信息

为了能够有效识别钻削过程中刀具的磨损状态,为工厂实际加工过程提供刀具磨损的及时预警,开发了一种基于LabVIEW的钻削刀具磨损状态监测平台。平台可以实现实时采集振动信号并进行时域、频域和时频域的特征提取和数据保存。通过将遗传优化算法、BP神经网络与集成学习结合,构建了GA-BP-Adaboost模型,借助LabVIEW与MATLAB混合编程实现了模型搭建。最后,经过钻削实验分析实时信号及其多种特征对钻头刀具磨损状态的的表征情况,选择三层小波包分解的1、6、8频带作为模型的输入数据训练模型,经测试,模型的分类精度在90%以上。同时,平台的实时响应时间不超过3 s,可以满足实际加工过程的要求。

关键词：钻削过程状态监测 LabVIEW 集成学习 GA-BP-Adaboost

镍合金钻削过程有限元分析与主切削刃结构评价

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镍合金钻削过程有限元分析与主切削刃结构评价

作者：范显琪华南理工大学

学位级别：硕士

镍基高温合金作为一种难加工材料,同时作为航空航天材料的重要组成部分,其切削加工过程存在切削力大、切削温度高、刀具磨损严重等问题,这些问题在半密闭空间内的钻削场景下更为突出。多位学者曾致力于刀具结构改进研究以实现钻削优化,... 详细信息

镍基高温合金作为一种难加工材料,同时作为航空航天材料的重要组成部分,其切削加工过程存在切削力大、切削温度高、刀具磨损严重等问题,这些问题在半密闭空间内的钻削场景下更为突出。多位学者曾致力于刀具结构改进研究以实现钻削优化,然而刀具结构的变化会导致刀具承受负载的变化,对镍基高温合金钻削过程进行深入剖析有助于镍基高温合金钻削优化,对于推动航空航天行业的发展具有重大战略意义。本文以Inconel 718镍基高温合金材料的钻削过程作为研究对象,具体的研究内容如下:（1）对钻削刀具进行结构分析和分段划分,分别建立整体坐标系和局部坐标系,并对各段刀具单元进行相应受力分析,整体坐标系下的受力可通过局部坐标系下的受力进行坐标转换求得,整体的主切削力和轴向力可由各刀具单元的受力之和求得,并通过几何分析求出各刀具单元的基本参数,建立简化三维仿真模型,为有限元仿真奠定基础。（2）根据所求的基本参数进行有限元仿真设置,开展有限元分析,并通过双刃和单刃钻削实验测定轴向力和主切削力数据,将仿真结果和试验结果进行对比,验证仿真模型的有效性,主切削力和轴向力的仿真误差在可接受范围内,本文的简化三维仿真模型对小进给量的Inconel 718钻削负载的模拟和预测具有一定可靠性。（3）通过对切削速度和单齿进给量的控制变量分析,讨论不同钻削参数下的钻削负载、工件等效应力、工件温度和刀具磨损情况,分析不同钻削参数对镍合金钻削过程的影响。随着单齿进给量和切削速度的增大,工件高等效应力分布区域逐渐扩大;钻削温度与单齿进给量和切削速度呈正相关关系;刀具的最大磨损深度和接触区域最高温度均与单齿进给量和切削速度呈正相关关系;在中低速切削速度范围内,主切削力和轴向力没有明显变化,热软化作用较轻微,不足以降低材料变形抗力;相比切削速度的变化,Inconel 718材料的钻削工艺对单齿进给量的变化更为敏感,主切削力和轴向力随单齿进给量的增大而提高。（4）对刀具所受Fxy负载沿切削刃的分布情况进行提取分析,钻削刀具所受Fxy负载趋向于将刀具材料斜向外推离刀具本体,对不同主切削刃结构进行有限元分析,探讨不同主切削刃结构对改善Inconel 718钻削过程的的可能性,凸型主切削刃结构刀具钻削时,由于刃倾角的增大减少了材料的塑性变形功,且减缓了工件材料对刀具的冲击,因此工件钻削温度最低,刀具磨损最轻,刀具所受钻削负载最小,Fxy负载矢量对刀具材料的推离作用最弱,该凸型主切削刃结构对刀具本体起到一定保护作用。

关键词：镍基高温合金钻削过程主切削刃结构简化三维仿真单刃钻削试验

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钻削过程智能化在线监控系统的研究

机械工艺师 1994年第5期 8-10页

作者：冯平法郁鼎文潘建岳张玉峰清华大学

SiC_p/Al复合材料薄壁板钻削过程中的动力学特性变化研究

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工具技术 2019年第12期53卷 32-37页

作者：郭琳黄树涛于晓琳许立福沈阳理工大学汽车与交通学院沈阳市110159 沈阳理工大学机械工程学院

应用ABAQUS软件仿真研究钻削过程对高体分小颗粒SiCp/Al复合材料薄壁板固有特性变化的影响。结果表明:钻削过程中内孔的结构变化对试件固有频率和振型影响不大,钻孔前和钻孔后试件前5阶的固有频率均随厚度的增加呈直线上升趋势。在钻孔... 详细信息

应用ABAQUS软件仿真研究钻削过程对高体分小颗粒SiCp/Al复合材料薄壁板固有特性变化的影响。结果表明:钻削过程中内孔的结构变化对试件固有频率和振型影响不大,钻孔前和钻孔后试件前5阶的固有频率均随厚度的增加呈直线上升趋势。在钻孔直径较小时,钻孔直径对固有频率影响不大;当钻孔直径超过试件边长的1/3时,第1阶固有频率随钻孔直径呈明显上升的趋势,其余4阶固有频率在钻孔直径大于试件边长的1/2后,随钻孔直径的增大而增加;当钻孔直径小于30mm时,试件第1阶固有振型为整体振动,钻孔直径达40mm后,第1阶振型呈弧形局部振动,试件2~5阶为局部振动,且在钻孔直径大于一定值后,振型向局部弧形振动变化。试件厚度对固有振型的影响不大。

关键词： SiCp/Al复合材料钻削钻削过程固有频率固有振型

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基于Deform 3D的钻削过程模拟

机械工程与自动化 2015年第6期 46-47,50页

作者：徐广晨营口理工学院辽宁营口115014

采用有限元分析软件Deform 3D对钻削过程进行了模拟仿真,建立了适应于钻削过程的三维有限元模型,给出了仿真中相关参数的设置原则,分析预测了钻削过程中工件的载荷、温度变化。将仿真数据和传统经验公式计算结果进行了对比与分析,验证了... 详细信息

采用有限元分析软件Deform 3D对钻削过程进行了模拟仿真,建立了适应于钻削过程的三维有限元模型,给出了仿真中相关参数的设置原则,分析预测了钻削过程中工件的载荷、温度变化。将仿真数据和传统经验公式计算结果进行了对比与分析,验证了Deform 3D对钻削过程仿真的有效性和正确性,也为钻削工艺参数的优化奠定了基础。

关键词： Deform 3D 有限元法钻削过程

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深孔加工中BTA钻分屑形式及钻削过程

工具技术 2019年第4期53卷 86-90页

作者：王鹏飞肖继明郑建明李军杨华西安优耐特容器制造有限公司西安理工大学

介绍了BTA钻的分屑形式与钻削过程,进行了BTA钻的深孔钻削试验,分析了单齿钻和错齿钻的钻削过程及形成的孔底形状,并分别对比分析了单齿钻和错齿钻的切屑形态及钻削力。结果表明:与单齿钻相比,错齿钻分屑效果较好且定心作用较强,但切屑... 详细信息

介绍了BTA钻的分屑形式与钻削过程,进行了BTA钻的深孔钻削试验,分析了单齿钻和错齿钻的钻削过程及形成的孔底形状,并分别对比分析了单齿钻和错齿钻的切屑形态及钻削力。结果表明:与单齿钻相比,错齿钻分屑效果较好且定心作用较强,但切屑形态不佳,堵屑现象严重;错齿钻的钻削力小于单齿钻,钻削过程比较稳定。

关键词： BTA钻分屑形式钻削过程切屑形态钻削力

J-C本构模型参数对45钢钻削仿真结果的影响规律

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现代制造工程 2024年第9期 20-24,109页

作者：程兰兰熊良山华中科技大学武汉430074

基于AdvantEdge FEM软件建立了45钢钻削过程的有限元数值仿真模型,通过单因素仿真试验获得了一组用标准麻花钻钻削45钢工件时的扭矩、轴向力、钻削温度和切屑形态仿真数据,并据此研究了45钢J-C本构模型的5个参数(屈服强度、硬化模量、... 详细信息

基于AdvantEdge FEM软件建立了45钢钻削过程的有限元数值仿真模型,通过单因素仿真试验获得了一组用标准麻花钻钻削45钢工件时的扭矩、轴向力、钻削温度和切屑形态仿真数据,并据此研究了45钢J-C本构模型的5个参数(屈服强度、硬化模量、应变率敏感系数、温度软化系数、应变硬化指数)对钻削过程数值仿真结果的影响。结果表明,45钢J-C本构模型的5个参数对其钻削过程数值仿真结果的影响具有明显的规律性。在给定的工艺参数与工件材料J-C本构模型的5个参数的取值范围内,扭矩、轴向力与钻削温度受屈服强度、硬化模量、温度软化系数的影响较大;切屑卷曲半径的变化主要受屈服强度、温度软化系数、应变硬化指数的影响,与参数硬化模量、应变率敏感系数的关系不大。该结果对调整与优化用于钻削过程有限元数值仿真的工件材料J-C本构模型参数,获得准确的钻削过程数值仿真结果有一定的参考价值。

关键词：钻削过程有限元数值仿真 J-C本构模型参数仿真结果 45钢