CFRP（碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料）/金屬疊層材料制孔過程中,由于不同材料切削性能上的差異,導(dǎo)致刀具磨損劇烈且孔質(zhì)量難以保證。目前航空制造企業(yè)主要以先驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的方式確定刀具預(yù)期壽命,在生產(chǎn)中輔以操作工經(jīng)驗(yàn)判斷刀具磨破損程度作為換刀依據(jù),可靠性低且不適用于自動化鉆鉚設(shè)備,因此在自動化設(shè)備大量使用的情況下,實(shí)現(xiàn)刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測是非常必要的。本文提出基于聲發(fā)射信號的CFRP/金屬疊層材料制孔過程刀具磨損監(jiān)測方案,通過間接監(jiān)測技術(shù)判斷刀具磨損狀態(tài),為制孔生產(chǎn)提供換刀依據(jù)。首先搭建了聲發(fā)射信號采集分析系統(tǒng),開展了CFRP/鋁合金疊層材料制孔過程高速鋼刀具和硬質(zhì)合金刀具磨損實(shí)驗(yàn)。其次,運(yùn)用單一域和基于小波包變換的聯(lián)合域分析方法研究了對刀具磨損狀態(tài)敏感的聲發(fā)射特征量;分析了疊層材料分界面與鋁合金切屑引起的信號突變產(chǎn)生機(jī)理,應(yīng)用小波包多分辨分析方法研究了信號突變對聲發(fā)射特征的影響;研究了聲發(fā)射特征與孔質(zhì)量的關(guān)聯(lián)。然后提取了與刀具磨損狀態(tài)關(guān)聯(lián)密切的聲發(fā)射信號特征量作為因子,建立了基于支持向量機(jī)的刀具磨損狀態(tài)分類模型;最后,將刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測集成至MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）中。研究結(jié)果表明,加工復(fù)合材料層的聲發(fā)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

西格公司產(chǎn)品

基于聲發(fā)射的復(fù)材疊層材料制孔刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測工，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與小波分析法提取 AE 信號幅值均方根和[10-150]KHz 頻段能量作為特征量，建立了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀具磨損監(jiān)測模型[27]。周蕓夢研究了鋁合金車削過取 AE 信號[7.8-31.25]KHz 頻段能量，建立了基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀具磨損監(jiān)測模型[28]。M研究了 AISI 4046 鋼的車削過程，研究表明 AE 信號的功率譜平均密度在刀具壽命初期值高，隨著刀具進(jìn)入壽命中期值水平降低，進(jìn)入壽命結(jié)束階段值水平逐漸升高，與刀具磨損聯(lián)系密切[29]。商業(yè)公司也推出了成熟的刀具磨損監(jiān)測產(chǎn)品。中國的西格公司研發(fā)了基于主軸電流的刀命監(jiān)測系統(tǒng)，提供一般磨損、嚴(yán)重磨損、崩刀、重復(fù)加工等不同狀態(tài)下的負(fù)載監(jiān)控模型，刀具磨損量與壽命,如圖 1.1 所示。德國 BK Mikro 公司研發(fā)了基于探頭的接觸式刀具折斷系統(tǒng)，用于監(jiān)控加工過程中的刀具折斷突發(fā)現(xiàn)象，如圖 1.2 所示。德國的 PROMETEC 公發(fā)了多款產(chǎn)品，通過監(jiān)控加工過程中工件主軸的振動與聲發(fā)射信號，能夠監(jiān)控刀具磨損情及刀具破損、撞刀等異常情況。法國的 DigitalWay 研發(fā)了基于主軸功率的刀具磨損監(jiān)測系attPilote，該系統(tǒng)在電機(jī)功率 100-100KW 均具備優(yōu)秀的分辨率，能夠適用于微細(xì)加工場合國的 Montronix 公司研發(fā)了基于電機(jī)功率、主軸扭矩和推力的刀具磨損監(jiān)測系統(tǒng)。

床為 QLM27100-S 龍門加工中心，該機(jī)床具備優(yōu)秀的數(shù)控與機(jī)架橋式龍門加工中心，共有 X1, X2, Y, Z, A, C 軸共計(jì)六個(gè)數(shù)控步坐標(biāo)軸。除了五軸聯(lián)動方式，X, Y, Z, A,C 坐標(biāo)軸也可自動定工序的加工，機(jī)床定位精度加工精度高。由于機(jī)床的限位保護(hù)采用專用夾具將疊層板件進(jìn)行墊高裝夾固定。器采用聲華的寬頻段傳感器 SR800，工作頻段為 50KHz-800K器標(biāo)定最大誤差為 3.6db。聲發(fā)射信號調(diào)理包括對信號的前置華公司的 20/40/60 型號前置放大器對聲發(fā)射傳感器進(jìn)行供電和大器擁有 20、40、60db 三個(gè)檔位，可以根據(jù)需要對信號進(jìn)行三00KHz 物理低通濾波器對信號進(jìn)行抗混疊處理。的目標(biāo)聲發(fā)射信號頻段為[125-500]KHz，根據(jù) Nyquist 采樣定信號頻率的兩倍。選用研華 PCIE1816H 數(shù)據(jù)采集卡采樣信號，號的輸入，單通道最高采樣速率可達(dá) 5MS/s。采樣速率的提高會加對計(jì)算機(jī)計(jì)算與存儲能力的壓力�？紤]到目前實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算通道模式，采樣速率為 1MS/s。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]基于聲發(fā)射技術(shù)的刀具磨損監(jiān)測研究[D]. 周蕓夢.河南科技大學(xué) 2014
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本文編號：3387139