2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  J Intell Manuf </p><p>  DOI 10.1007/s10845-011-0550-4</p><p>  基本計(jì)算方法和機(jī)械硬件對機(jī)器工作的相關(guān)扭矩的判斷</p><p>  I. N. Tansel · M. Demetgul · K. Bickraj · B. Kaya 

2、83; B. Ozcelik </p><p>  接稿: 2011-3-28 / 刊發(fā): 2011-6-9 </p><p>  © Springer Science+Business Media, LLC 2011</p><p><b>  摘要:</b></p><p>  在工業(yè)中,當(dāng)多主軸用于加工操

3、作時(shí),只有旋轉(zhuǎn)式測力計(jì),可用于監(jiān)測。目前對于大多數(shù)的加工中心而言,商業(yè)輪轉(zhuǎn)式測力計(jì)笨重,昂貴。基本計(jì)算方法和機(jī)械硬件需要更小,更符合成本效益的基于轉(zhuǎn)矩加工監(jiān)視器(TbMM)。TbMM概念的目的是估計(jì)余下的刀具壽命,從內(nèi)擬議裝置的扭矩信號檢測振動,只有在出現(xiàn)問題時(shí),中央計(jì)算機(jī)才與之與建立聯(lián)系。余下的刀具壽命估計(jì)和顫檢測算法的TbMM開發(fā)由商業(yè)輪轉(zhuǎn)機(jī)測力計(jì)收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。設(shè)計(jì)時(shí),機(jī)械的TbMM的硬件產(chǎn)生的電壓與使用壓電復(fù)合元素的切削扭矩

4、成正比。其余的刀具壽命估計(jì)從扭矩信號的標(biāo)準(zhǔn)差(或方差)獲得。Teager-Kaiser算術(shù)法(TKA)的過程檢測,只有一次性從四個(gè)樣品的基礎(chǔ)振動的頻率估計(jì)上獲得。機(jī)械組件的TbMM的信號的準(zhǔn)確性這一特點(diǎn),可以令人滿意的找到加工中的問題,如磨損和振動的估計(jì)。該TbMM是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,尤其是當(dāng)多個(gè)主軸同時(shí)工作在同一工件。</p><p><b>  關(guān)鍵詞:</b></p>&l

5、t;p>  刀具磨損估計(jì)·振動檢測·測力計(jì)·基于扭矩的加工監(jiān)視器·銑削·多軸加工</p><p><b>  介紹:</b></p><p>  國際競爭迫使許多廠商使用多主軸機(jī)床,以提高生產(chǎn)率。國家的最先進(jìn)的自動化技術(shù),需要監(jiān)測的自動化生產(chǎn)流程,以保持質(zhì)量。研究界不斷發(fā)現(xiàn)新的方法來提高生產(chǎn)率和引進(jìn)的的判斷方法卻

6、需要實(shí)施低成本傳感器的多年工作(2002年Jeong和Chou)。在本文中,計(jì)算合理工具和機(jī)械扭矩為基礎(chǔ)的加工監(jiān)視器(TbMM)的硬件介紹。所有成分旨在保持在最低的成本和計(jì)算負(fù)荷。擬議TbMM元件的性能進(jìn)行了評估在不同的實(shí)驗(yàn)。</p><p>  今天,大多數(shù)廠家使用先進(jìn)的數(shù)控銑床Tansel·Bickraj機(jī)和車床,保持部分的質(zhì)量和運(yùn)營的靈活性。多主軸數(shù)控機(jī)床已被廣泛采用,以進(jìn)一步提升制造業(yè)Gale2

7、004; Murray 1998; Kamarthi 1994)。這些機(jī)器使用多個(gè)獨(dú)立的活主軸,以執(zhí)行一些操作,如攻絲,銑,和鉆井同步(Korn2007)。</p><p>  工程師們已經(jīng)安裝傳感器來以監(jiān)測刀具狀態(tài)和零件質(zhì)量,測量溫度,力,振動和電機(jī)的電流(Dimla 2000; Rehorn Gebze 技術(shù)研究所,Gebze, Kocaeli, Turkey et al. 2005; Juo 2000; S

8、tein and Wang 1990; Altintas 1992; Lee et al. 1995; Kim and Kimt 1996)。使用不同的算法來檢測振動,估計(jì)刀具磨損,確定斷齒審視加工表面質(zhì)量(Choi et al. 2004; Minis et al1990;Lee and Tarng 1999;Huang and Chen 2000;Liang et al. 2004; Heynes 2007; Castro et a

9、l. 2006)。測力計(jì),精確地測量切削力和扭矩在所需方向(Tangjitsitcharoen2006)。收集到的數(shù)據(jù)提供了有價(jià)值的信息的加工操作,完整的工具,甚至表面粗糙度的條件。然而,這種方法也有大量的初始投資成本,需要不斷地維護(hù)和加工系統(tǒng)(明等人,2005年-2006年;貝奈斯。施密茨等人2006年)的一部分必須考</p><p>  在下面的章節(jié)中,提出的理論背景,計(jì)算工具,機(jī)械設(shè)計(jì),集成系統(tǒng)的建議操作,

10、實(shí)驗(yàn)設(shè)置,結(jié)果和建議TbMM結(jié)束。</p><p><b>  理論背景:</b></p><p>  在本節(jié)中,標(biāo)準(zhǔn)差,方差,S-變換,Teager,凱澤算法術(shù)(TKA),壓電陶瓷的壓電材料和力測量的字符特征將簡要討論。在這項(xiàng)研究中的加工分析包(MAP)開發(fā)利用MATLAB的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)的方差是用下面的公式計(jì)算</p><p>  其

11、中,σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差。習(xí)近平是具有n個(gè)樣品的數(shù)據(jù)。 x¯是對樣品的平均水平。很短的時(shí)間傅里葉變換(STFT)的x(t)的時(shí)間序列IZE視覺信號的時(shí)頻域特性的變化與下列公式計(jì)算:</p><p>  其中,T和F的時(shí)間和頻率。 W表示數(shù)據(jù)的不同部分傅里葉變換(FT)的計(jì)算。這就是所謂的翻譯窗口。此窗口的位置是τ(次)。 STFT的時(shí)間和頻率分辨率的矛盾。斯托克韋爾(斯托克韋爾等,1996年)用一個(gè)特殊的窗口。

12、窗口的高度和寬度隨頻率的改變,同時(shí)獲得最佳的頻率和時(shí)域的決議:</p><p>  方程的逆(3)提供了原始時(shí)間序列X(t),</p><p>  S - 轉(zhuǎn)型提供了出色的信號特征信息;但是,它需要許多calculations.A簡單的微控制器或DSP可以在很短的時(shí)間內(nèi)不執(zhí)行的計(jì)算關(guān)系和分析。當(dāng)振動的發(fā)展,增長幅度振蕩的結(jié)構(gòu)模式之一。 teager凱撒的混合進(jìn)化計(jì)算米(TKA)的弗蘭克排(

13、2010),Maragos等。 (1993年),Vakman(1996年)的純正弦波,通過使用下列公式計(jì)算的頻率和幅度:</p><p>  其中,T為采樣間隔。其中,F(xiàn)和一個(gè)信號的頻率和振幅分別。</p><p>  壓電材料產(chǎn)生時(shí),其原始形狀改變施加張力,剪切或壓縮錫安(APC國際有限公司2002年)的費(fèi)用。所產(chǎn)生的費(fèi)用是成正比的應(yīng)變。稱重傳感器是建立適用于外部負(fù)載的一部分,他們的壓電

14、元件(2005年圖liola和比斯利。燕等人,2004年)。匹配電荷放大器可轉(zhuǎn)換成可測量的電壓根據(jù)選定的增益,線性化系統(tǒng)的特征,并提供用戶數(shù)時(shí)間常數(shù)的選擇,能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)測量費(fèi)。壓電片已沒有收費(fèi)用于測量應(yīng)變振幅(Sirohi和喬普拉2000。Yenilmez等人,2007年)。在這種情況下,壓電元件,而不是只建立一個(gè)負(fù)責(zé),就像一個(gè)能量收割機(jī)使用。降低成本,復(fù)雜性和重量測量系統(tǒng);然而,傳感器的響應(yīng)特性受到損害。壓電復(fù)合材料產(chǎn)生

15、大量的電荷,當(dāng)他們受到部隊(duì)(Yapici等,2007)。其特征的抽動可能會有所調(diào)整,選擇密度和方向產(chǎn)生更多EF電力比傳統(tǒng)TRIC復(fù)合iently ...為能量收集應(yīng)用和應(yīng)變遙感(Yenilmez:等200for讀取數(shù)據(jù)的最佳選擇。不同長度,構(gòu)成較小的REP-7)。在這項(xiàng)研究中,地圖是使用MATLAB腳本在不同長度的讀取數(shù)據(jù),執(zhí)行S-變換,光譜特性計(jì)算,估計(jì)從4個(gè)樣品的幅度和頻率使用,并</p><p>  刀具剩

16、下的使用壽命估算程序推薦:</p><p>  我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)(請參閱詳情“與磨損的扭矩特性的變化”),扭矩增加的時(shí)間或后刀面磨損的增長標(biāo)準(zhǔn)差的增量。在這項(xiàng)研究中,采用由兩個(gè)直線的解析表達(dá)式,以防止使用任何指數(shù)或其他復(fù)雜的功能,這會增加處理器和程序的大小的計(jì)算負(fù)載。一個(gè)表達(dá)式所表示的關(guān)系從開始的過渡點(diǎn),其余刀具壽命,而其他的表達(dá)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)是在我們的測試工具壽命的2/3左右。該控制器的編程,唯一的開始,寧,過渡點(diǎn)

17、和刀具壽命結(jié)束的扭矩值是必要的。扭矩的標(biāo)準(zhǔn)偏差和刀具壽命之間的關(guān)系,用以下公式表示:</p><p>  其中,T是扭矩。扭矩的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ(T)表示。時(shí)間是t。 TTP對應(yīng)切廷那里的坡度標(biāo)準(zhǔn)差的變化。這一點(diǎn),可以選擇約2/3的刀具壽命。在我們的例子中,我們選擇了TTP10560時(shí)的刀具壽命為14,400小號。其余的工具,生活在任何時(shí)間(tremaining生活)(t)是由下列公式??估計(jì):</p>

18、<p>  刀具壽命的tfull-life(T(TTP))是刀具壽命達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)的扭矩值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。要獲得方程的系數(shù)。 (9)和(10),用戶應(yīng)收集選定的切削實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)條件工具,直到完全耗盡。一旦刀具磨損,用戶將確定典型的刀具壽命。應(yīng)選擇的TTP2/3rd周圍的刀具壽命。應(yīng)計(jì)算的扭矩標(biāo)準(zhǔn)偏差三例實(shí)驗(yàn)的扭矩測量。這些是新的工具時(shí),當(dāng)?shù)毒叩竭_(dá)TTP該工具完全耗盡。 A1和M1將計(jì)算分離自T = 0和T = TTP確定的標(biāo)準(zhǔn)偏差

19、值。同樣,A2和M2將計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差值確定為T = TTP和T= tfull系數(shù)計(jì)算該式。</p><p>  可以用來估計(jì)在任何給定的Σ(T)值選定的切削條件下,保持刀具壽命。建議振動檢測程序。建議振動檢測算法過濾與高通濾波器,以消除刀刃加工活動所造成的強(qiáng)迫振動的轉(zhuǎn)矩信號。顫振頻率是300赫茲以上,許多millifilter被選定在這項(xiàng)研究中,在250赫茲頻率和錯(cuò)誤操作時(shí)。截止頻率的信號四階巴特沃斯幅度估計(jì),如果

20、它是一個(gè)純正弦波所使用。</p><p>  旋轉(zhuǎn)式測力計(jì)TbMM附件,而他們固定到主軸和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行加工操作過于復(fù)雜和實(shí)質(zhì)性運(yùn)行,關(guān)閉錯(cuò)誤預(yù)期。此外,通過壓電復(fù)合材料的電壓輸出外部測量suring的設(shè)備,而TbMM旋轉(zhuǎn)需要復(fù)雜的儀器,并有許多障礙。TbMM的目標(biāo)是處理旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的數(shù)據(jù),并只與固定站溝通時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。調(diào)查的TbMM直接的信號的特點(diǎn),創(chuàng)建一個(gè)新的程序收集像一個(gè)固定的工具和旋轉(zhuǎn)工件的信號端銑。</p&

21、gt;<p>  圖1:基于扭矩的加工顯示器的機(jī)械設(shè)計(jì)(TbMM)。設(shè)計(jì)(左)的上限和下限的一半,向上顯示壓電復(fù)合圓盤之間的半擴(kuò)展(右)</p><p>  Piezoelectric composite:壓電復(fù)合材料</p><p>  Roller bearing:滾子軸承</p><p>  TbMM被連接到4組鉆孔測力機(jī)。工具是固定的另一端T

22、bMM。持有的TbMM鉆井測力計(jì)螺栓的銑床表。要生成扭矩信號端銑的操作類似,像管工件的準(zhǔn)備,減少中間。這程序提醒類似的方法,用于鉆井固定工具(呂康1993)的實(shí)驗(yàn),然而,工件的幾何形狀被修改為模擬的跨rupting端銑操作的切割。幾何工件圖2。工件重視主軸。在加工,工件旋轉(zhuǎn)第二下移類似演習(xí)(圖3)。由于工作一塊有狀管,在底部的刀刃去掉了立銑刀端銑類似的芯片兩個(gè)相對較小的差異,為我們的操作應(yīng)用。第一個(gè)區(qū)別是我們的芯片厚度不變(圖4)。第

23、二個(gè)區(qū)別是缺少掘宗塔爾在端銑刀具的相對運(yùn)動。在我們的的情況下,刀具的切削刃尖不斷上升,相對工件。但是,一般的字符芯片acteristics非常相似,刀刃被打斷了類似的端銑操作。</p><p>  綜合TbMM操作方法的建議:</p><p>  TbMM運(yùn)作圖是預(yù)先給出圖5。由于外的TbMM電子雜志,唯一的計(jì)算工具和機(jī)械五金的焦點(diǎn)是已在本文討論。應(yīng)單獨(dú)使用資商業(yè)電子CIAL無線通信協(xié)議,

24、如WiFi或藍(lán)牙齒。另外一個(gè)紅外LED觸發(fā)將減少無線通信和干擾。</p><p>  圖2:半管形工件設(shè)計(jì),以創(chuàng)建中斷切削立銑刀的力量,而工件的旋轉(zhuǎn)加工。尺寸均為毫米</p><p>  圖3:切割與固定工具,工件的半管端銑操作的模擬</p><p>  Spindle :主軸 </p><p>  component drilling dy

25、namometer: 組件鉆井測力計(jì)</p><p>  圖4:端銑(簡體)(左)與芯片比較。半管形工件的芯片具有恒定的厚度,并創(chuàng)建一個(gè)類似的相對運(yùn)動的3-D螺旋(右)</p><p>  Tool positions at two subsequent rotations :隨后的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的刀具位置</p><p>  The drill like motion

26、 of the workpiece :類似運(yùn)動的工件鉆</p><p>  圖5:監(jiān)測加工操作使用TbMM </p><p>  Multi-spindle machine tool: 多主軸機(jī)床</p><p>  Distributed transreceiver at the facility: 該設(shè)施的分布式收發(fā)信機(jī)</p><p>

27、;  Local infrared signal transmitter: 本地紅外信號發(fā)射器</p><p>  圖6:振動的發(fā)生過程中的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)裝置</p><p><b>  實(shí)驗(yàn)裝置:</b></p><p>  在這項(xiàng)研究中,三個(gè)??實(shí)驗(yàn)組獨(dú)立的測試收集相關(guān)數(shù)據(jù)。在第二實(shí)驗(yàn)組工作,振動的發(fā)展進(jìn)行了監(jiān)測。第三組的實(shí)驗(yàn)研究擬議的低成

28、本機(jī)械部件的性能監(jiān)測的扭矩信號。</p><p>  使用直徑10毫米觀察4立銑刀切削力和扭矩的變化,具有耐磨,采用AISI-1040鋼工件被切斷。主軸轉(zhuǎn)速為4,775 RPM。切割和步驟(徑向深度)深度為1毫米和3毫米。進(jìn)給速度為1,050毫米/分鐘。實(shí)驗(yàn)重復(fù)32次,直到工具磨損。奇石9123C1111轉(zhuǎn)動測力計(jì)是連接到同一制造商5,223的信號conditionment PCMCI6034E數(shù)據(jù)采集卡使用。采

29、樣率ER和電荷放大器收集數(shù)據(jù),全國儀器在實(shí)驗(yàn)中為10千赫。切削力和扭矩測量。在12秒長的加工周期在每個(gè)磨損水平的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)每形成DECKEL MAHO DMU 60 P高高速數(shù)控銑床。研究振動發(fā)展,鋁工件138.2毫米的長度和寬度122.25毫米,被切斷。部分的厚度為5毫米。當(dāng)部分是附著在桌子上,82.25毫米長的路段(平均)仍然可用于加工。加工板頂部有輕微的斜坡開始用0.5毫米的切割深度的切割操作,振動和噪音制服的工具之前,留在7毫米

30、的深度切割工件與7毫米的沖程結(jié)束。實(shí)驗(yàn)裝置如圖6所示。實(shí)驗(yàn)中采用上一段所提到的測力機(jī),機(jī)床,放大器和數(shù)據(jù)采集器。</p><p>  圖7:實(shí)驗(yàn)裝置圖,獲得頻率響應(yīng)的TbMM .</p><p>  Torque Arm extends outward in the z direction:在z方向向外延伸的扭矩臂Torque Analysis Device :扭矩分析裝置,Voltage

31、 Amplifier :電壓放大器Function Generator: 函數(shù)發(fā)生器,4 Component Dynamometer Table :4分量測力計(jì)表,Composite Piezoelectric Sensor 復(fù)合壓電傳感器</p><p>  Amplifier 放大器 ,Digital Oscilloscope數(shù)字示波器,6-pin Converter 6針轉(zhuǎn)換器,Charge Ampl

32、ifier電荷放大器,Microcomputer for Signal Processing微機(jī)信號處理</p><p>  圖8 TbMM被固定的4個(gè)組成部分的測力計(jì)動態(tài)測試和壓電制動器激發(fā)</p><p>  Torque Arm :扭矩臂</p><p>  圖9:TbMM和鉆井測力計(jì)加工測試</p><p>  數(shù)控銑床測試建議Tb

33、MM概念。主軸轉(zhuǎn)速為2800 rpm的主軸與工件進(jìn)給速度為5(12.7毫米/分鐘)。切削力和扭矩測量采用Kistler9272型鉆井測力計(jì)。尼310與Integra10型數(shù)字示波器用于監(jiān)控和保存數(shù)據(jù)。從柱狀-CAL鋁6061與1.18(30毫米)直徑的工件被切斷。工件的內(nèi)部直徑為0.0787(2毫米)。立銑刀的直徑為1/8(3.175毫米)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖片9所示。</p><p><b>  結(jié)果與討論

34、:</b></p><p>  本節(jié)將開始討論磨損和振動的轉(zhuǎn)矩特性的變化。演算使用的文件建議的程序和建議機(jī)械的模擬控制器  設(shè)計(jì)也將被分別評估</p><p>  圖10:在10個(gè)不同的磨損水平的扭矩信號的S-變換。時(shí)間軸被壓縮。獲得后,0,3,000,5,340,7620,9600,10560,11 10011,520,12300,S分別為13,320切割

35、測試之間的時(shí)間間隔忽略的信號</p><p>  圖11:標(biāo)準(zhǔn)差的100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)長的段,建議用兩個(gè)線性近似分析模型。實(shí)驗(yàn)是在不同的時(shí)間間隔。 10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差值計(jì)算在每個(gè)磨損的水平。他們出現(xiàn)在同一垂直線上,實(shí)驗(yàn)之間的時(shí)間間隔相比,在不同的磨損水平</p><p>  Variation of moment with wear and linear estimation on edited

36、data :磨損和編輯數(shù)據(jù)的線性估計(jì)的瞬間變化</p><p>  扭矩特性的變化。為了簡化分析,有代表性的數(shù)據(jù)集是預(yù)先相比從第1000扭矩信號的磨損相關(guān)的實(shí)驗(yàn)樣本,4RD,7,...及其他 與31相同的序列測試。這些信號被收集后,工件被削減為0,3,000,5,340,7620,9600,10560,11 10011,520,12300,13,320和14160小號。此編輯11000點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

37、提出的第10次測試的信號轉(zhuǎn)換的S-圖10。時(shí)間頻譜表明,扭矩信號的幅度增加磨損。標(biāo)準(zhǔn)差的100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)長相同的信號段是圖11。標(biāo)準(zhǔn)偏差也增加了磨損。建議從方程的線性近似線9)和(10)估計(jì)的合理準(zhǔn)確的扭矩信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差。相比于計(jì)算的光譜特性,扭矩信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差是更加令人滿意的磨損和剩余刀具壽命的估計(jì)。</p><p><b>  振動的檢測</b></p><p> 

38、 切削力和扭矩的在振動發(fā)展變化圖12所示。切削力信號的突然增加的斜坡可檢測振動的開始時(shí),扭矩600 Hz的頻率變化發(fā)展。濾波與高通濾波器截止頻率為250 Hz的信號,可減少整體扭矩信號的受迫振動的影響。信號的頻率和幅度估計(jì)使用TKA。S-變換的扭矩情況如圖13所示。時(shí)間---頻率圖表明100和200赫茲左右的強(qiáng)迫振動情況。扭矩信號的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值,和100頻率估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的瞬時(shí)頻率估計(jì)圖14所示。由于TKA的純諧波信號的頻率估計(jì),

39、幾乎符合隨機(jī)分布的估計(jì)頻率。</p><p>  圖12:振動的發(fā)展過程中的切削力和扭矩信號的變化</p><p>  Cutting force variation during chatter development (feed direction) ,切割在數(shù)據(jù)發(fā)展(送紙方向)力變化</p><p>  Torque signal variation duri

40、ng chatter development 振動的發(fā)展過程中的扭矩信號變化</p><p>  圖13:振動的發(fā)展過程中的扭矩信號的S-變換</p><p>  圖14:TKA的算法(上圖),平均(中圖)和100個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的瞬時(shí)頻率估計(jì)指向數(shù)據(jù)段長</p><p>  Instantaneous frequency estimation 瞬時(shí)頻率估計(jì)<

41、/p><p>  Mean of the ins. frequency estimations 平均插件的頻率估計(jì)</p><p>  Standard deviation of the ins. frequency estimations 插件的標(biāo)準(zhǔn)偏差頻率估計(jì)</p><p><b>  該控制器的模擬性能</b></p><

42、;p>  剩余刀具壽命估計(jì)計(jì)算“理論背景”,要評估的建議余下的刀具壽命估計(jì)程序的性能提出了程序后,一個(gè)新的具有代表性的數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備加入從1000點(diǎn)段的第二,第五的數(shù)據(jù)8日,與其他具有相同的序列第32磨損相關(guān)測試。模擬控制器的話,估計(jì)剩下的這一套新的工具壽命從先前確定的兩個(gè)線性模型自動設(shè)置而討論從第一次出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。</p><p>  工具的實(shí)際及估計(jì)剩余的使用壽命如圖15所示。估計(jì)精度是非常合理的,這個(gè)考慮的

43、程序的簡單性對于實(shí)施低成本的TbMM非常實(shí)用。</p><p>  圖. 15 建議使用的余下的刀具壽命估計(jì)分析線性近似模型</p><p>  提出的建議振動檢測算法的性能如圖16所示。振動指標(biāo)上升至1時(shí)TKA的頻率估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差低于某一臨界值下降的幅度和頻率計(jì)算,幅度的頻率的估算是基于平均值為100的TKA的估計(jì)。</p><p>  圖. 16 振動測算法的性

44、能。指標(biāo)(上),振幅(中)和頻率估計(jì)</p><p>  Chatter indicator signal of the multi-conf. req. controller控制器振動的指示信號</p><p>  Chatter amplitude estimation of the multi-conf. req. controller控制器振動的幅度估計(jì)</p>&l

45、t;p>  Chatter frequency estimation of the multi-conf. req. controller控制器振動的頻率估計(jì)</p><p>  TbMM機(jī)械部件的性能 </p><p>  TbMM被設(shè)計(jì)作為一種低成本的加工操作判斷工具。它預(yù)計(jì)及研究不會有測力計(jì)般準(zhǔn)確,且耗資超過30倍的商業(yè)TbMMs的目標(biāo)價(jià)格。然而,信號的TbMM的代表的特點(diǎn)可接

46、受的加工操作扭矩精度,允許軟件來檢測加工問題、振動和刀具磨損等。</p><p>  傳感器和測力計(jì)的轉(zhuǎn)矩信號進(jìn)行了比較令人興奮的TbMM與piezoelec-TRIC執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正如該系統(tǒng) “建議的振動之三檢測程序“,壓電致動器推杠桿而被連接到的TbMM的工具結(jié)束。TbMM被運(yùn)用到鉆井測力機(jī)的TbMM和測力計(jì)的信號進(jìn)行比較如圖17所示。表現(xiàn)出相似傳感器輸出的TbMM和鉆井測力計(jì)的轉(zhuǎn)矩信號(電荷放大器后)的振幅

47、比如圖1所示8??梢钥闯?,這比2和10之間變化。如果這個(gè)比例是恒定的,用簡單的大規(guī)模調(diào)整,這兩個(gè)信號是相同的。相同的輸出不能被預(yù)期,從TbMM和測力計(jì)加工操作過程中,它是明確的。</p><p>  圖. 17 比較TbMM和4組件的測力計(jì)信號</p><p>  圖. 18 180~680赫茲的頻率范圍內(nèi)傳感器和測力計(jì)扭矩輸出電壓比</p><p>  TbMM傳

48、感器和鉆井 測力機(jī)的信號被收集在一個(gè)在其他學(xué)說所述的半加工</p><p>  管形工件。所建議的振動檢測兩個(gè)信號如圖19所示。實(shí)驗(yàn)分別設(shè)定的工件進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速在2,800 rpm和5(12.7毫米/分鐘,每分鐘)。由于傳感器的特點(diǎn) 的TbMM和測力機(jī)是不是在頻率相同,信號不相同。我們相信,TbMM信號是足夠代表在加工操作的基礎(chǔ)上,比較兩個(gè)信號的判斷。預(yù)計(jì)的的總成本車間使用TbMM的監(jiān)測加

49、速度,位移或聲發(fā)射是相似的。在這種成本類別,TbMM提供更有意義的比用于判斷目的的上市傳感器的信息。最重要的是,  TbMM將可靠地工作,甚至當(dāng)多個(gè)主軸上執(zhí)行相同的工件同時(shí)加工操作。 FFT測力計(jì)的轉(zhuǎn)矩信號和輸出傳感器的TbMM如圖20所示。在頻域信號的特點(diǎn)非常相似。我們假設(shè)測力計(jì)的信號輸入和TbMM作為一個(gè)系統(tǒng)的輸出信號的規(guī)模和階段的這樣一個(gè)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的計(jì)算方法如圖21所示。兩個(gè)信號的連貫性(圖22)表示,特別是

50、在低頻率信號的相似性。</p><p>  圖. 19 扭矩測力計(jì)和壓電復(fù)合材料</p><p>  圖. 20 測力計(jì)的轉(zhuǎn)矩信號的FFT(上)和傳感器(下)的TbMM</p><p>  Frequency content of Piezo Ceramic:壓電陶瓷頻率范圍</p><p>  圖. 21 傳統(tǒng)的測力計(jì)和頻率響應(yīng)</p

51、><p>  Magnitude (db):幅度(DB)</p><p>  圖. 22 傳統(tǒng)的扭矩信號之間的連貫估計(jì)</p><p>  Coherence Estimate via Welch:韋爾奇連貫性預(yù)算</p><p><b>  結(jié)論:</b></p><p>  基于扭矩的加工監(jiān)視器(

52、TbMM)的計(jì)算和機(jī)械部件,提出監(jiān)測銑削操作。在余下的刀具壽命和振動的檢測估計(jì)的計(jì)算工具,開發(fā)了基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。機(jī)械組件的TbMM的信號研究的特點(diǎn),提出一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)過程,以獲得類似銑削扭矩信號,無旋轉(zhuǎn)工具。專門設(shè)計(jì)的工件旋轉(zhuǎn)和向下移動,以創(chuàng)建像立銑刀切削力,而工具是固定的代表。這種方法使銑削作業(yè)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)式測力計(jì)測試,沒有把他們只是放在發(fā)展階段。同樣的步驟可以用來研究復(fù)雜的儀器,不能旋轉(zhuǎn)銑削操作。有些例子是立銑刀的表面熱分布測量與紅

53、外攝像機(jī)或測量 用激光測振儀的振動變化。在這項(xiàng)研究中,TbMM鉆井測力機(jī)上安裝且被固定在機(jī)床工作臺。</p><p>  計(jì)算機(jī)硬件的TBMM應(yīng)該是小而強(qiáng)大的工作,而在高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)與平衡的影響最小。如果TbMM生產(chǎn)線,它會磨損很快,需要約一年更換。因此,完整的硬件成本應(yīng)該是今天的研究系統(tǒng)的成本的一小部分。估計(jì)其余的刀具壽命和檢測振動的建議計(jì)算工具是足夠簡單,使用商用DSP的快速計(jì)算。</p>

54、<p>  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,扭矩的標(biāo)準(zhǔn)差相關(guān),其余的刀具壽命,可以使用兩個(gè)線性表達(dá)式估計(jì)。 TKA的算法被用來檢測振動,相信提出TbMM概念將使低成本的工具,顯示器的發(fā)展為現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)施的諧波信號檢測。TKA的更新每個(gè)樣品占主導(dǎo)地位的頻率和幅度估計(jì)只有最后四個(gè)讀數(shù)。這種方法是更快,更好的分辨率,只要需要較少比任何其他方法計(jì)算的信號是一個(gè)純正弦波。</p><p>  機(jī)械組件的TbMM的信號進(jìn)行了比較

55、研究測力機(jī)的轉(zhuǎn)矩信號。興奮諧波轉(zhuǎn)矩信號時(shí)TbMM和測力計(jì)進(jìn)行測試的第一個(gè)系列。機(jī)械組件的TbMM的信號的幅度比測力機(jī)在不同的頻率信號要大2-10倍。雖然測力機(jī)的TbMM采用壓電材料,其設(shè)計(jì)原則是不同的。機(jī)械部件的TbMM扭矩傳感器的壓力轉(zhuǎn)換的目的是要?jiǎng)?chuàng)造最大的電力。壓電傳感器的復(fù)合材料,主要是用來作為能源。我們相信的TbMM的信號保真度以上的妥協(xié)設(shè)計(jì),但足以最大限度地降低成本。我們決心不會是相同的研究級的旋轉(zhuǎn)式測力機(jī)的轉(zhuǎn)矩電壓信號TbM

56、M;然而,它用于判斷目的的準(zhǔn)確性將令人滿意。</p><p>  使用所建議的實(shí)驗(yàn)銑削加工測試程序同意諧波勵(lì)磁測試的TbMM的機(jī)械部件和傳感器的鉆井測力機(jī)的轉(zhuǎn)矩信號的信號不相同,但他們的特點(diǎn)是相似的??焖俑盗⑷~變換(FFT)的信號表明,這兩個(gè)信號捕獲加工操作過程中的扭矩變化的主導(dǎo)頻率。</p><p>  擬議建立的模擬銑削信號的實(shí)驗(yàn)過程是非常方便的,信號傳遞到一個(gè)固定的基地,而無需使用昂

57、貴或復(fù)雜的手段進(jìn)行測試判斷設(shè)備旋轉(zhuǎn)。建議TbMM機(jī)械組件被發(fā)現(xiàn)加工操作的判斷是令人滿意的。可以完善的TbMM信號與數(shù)字信號處理的準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。然而,這種努力可能增加的成本,復(fù)雜性和重量打敗TbMM的目的。</p><p>  我們相信提出TbMM概念將使低成本的工具、顯示器發(fā)展為現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)施。 TbMM可以監(jiān)測使用壓電元件的扭矩。其輸出可以連續(xù)采樣與一個(gè)振動檢測的微控制器。定期可與紅外觸發(fā)信號評估而由G代

58、碼行執(zhí)行。一個(gè)模擬濾波器可以用來提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對大眾而言,預(yù)計(jì)生產(chǎn)成本將是,每個(gè)TbMM1000美元以下。唯一需要的部分是一個(gè)加工中心,分發(fā)到地板的幾個(gè)中繼,和一個(gè)紅外線觸發(fā)器附加到每個(gè)機(jī)床的中央監(jiān)控站。設(shè)施中的信號強(qiáng)度將是最小的,因?yàn)橹挥挟?dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí),TbMMs才與監(jiān)控站溝通。即使在最苛刻的工作條件,TbMMs可進(jìn)行約一年的運(yùn)作。我們相信在這些報(bào)告的基礎(chǔ)上,這個(gè)概念是可行的。</p><p><b&g

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