基于80c196kc的刀具磨损监控系统_h

1、 基于80C196KC的刀具磨损监控系统 作者： 作者单位：王维， 高东方， 唐宗军， WANG Wei， GAO Dong-fang， TANG Zong-jun王维,WANG Wei(沈阳航空工业学院,沈阳,110034)， 高东方,唐宗军,GAO Dong-fang,TANG Zong-jun(沈阳工业大学,机械工程学院,沈阳,110023)刊名：沈阳工业大学学报英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数： JOURNAL OF SHENYANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY2005，27(5)0次 参考文献(9条) 1.姚英学.王东鹏.袁哲俊 HIT-TMS-100型刀具

2、破损监控系统的研制 1995(2)2.邵华.王海丽.翁世修 SJ-FMS刀具状态功率监控系统 1997(3)3.吕治安 80C196KC单片机PTS功能在数据采集中的应用期刊论文-微型机与应用 1999(4)4.王令其.卢庆熊 80C196KC单片机在刀具状态监测系统中的应用期刊论文-机械与电子 1999(3)5.曹东海.森 80C196KC的特点及其存储器的扩展期刊论文-河北工业科技 2002(4)6.何庆华.吴宝明.杜晓兰.肖剑.刘彦 基于80C196KC的串行数据采集及控制系统的设计期刊论文-北京生物医学工程 2002(1)7.Lu Z A Application of 80C196KC

3、 PTS Function in Data collection 1998(12)8.Bandyopadhyay P A Feasibility study of On-Line Drill Wear Monitoring by Mach 1997(6)9.高德平 机箱机柜CAD/CAPP集成系统期刊论文-机械与电子 1993(3)相似文献(10条) 1.学位论文 周莉 高性能石墨高速铣削加工研究 2007 高性能石墨作为电极材料，具有强度高、电极消耗小、加工速度快、热变形小和加工温度高等优点，在我国汽车、家电、通信和电子等行业制品的模具电火花加工制造中应用日益广泛，尤其在薄壁或微细电极制造和

4、应用方面具有铜电极无法比拟的优势。硬质合金微铣刀高速铣削技术是实现薄壁或微细石墨电极高效高精度加工的主要手段 ，但是由于缺乏石墨高速铣削机理、刀具磨损机理以及高速铣削工艺优化等方面的深入研究，实际生产中尚存在很多问题，不能充分发挥高速铣削的优越性。本文根据模具制造业对石墨高速铣削技术的迫切需要，着重从高速铣削切屑形成机理、刀具磨损机理、表面质量、切削力以及典型薄壁结构石墨电极工艺参数优化和编程策略优选等方面 对石墨高速铣削加工进行了系统深入的理论和实验研究，并通过典型薄壁结构石墨电极高速铣削加工实例验证了研究成果的合理性和实用性。在石墨高速铣削切屑形成机理研究方面，采用在线摄影法和材料微观分析

5、技术，分别通过石墨正交切削和高速铣削研究，分析了石墨切屑形成过程的基本特征：结合高速铣削微铣刀的单齿最大切削厚度与进给量和径向切深的几何关系，首次建立了高速铣削加工条件与石墨切屑形态、切屑粒度分布、已加工表面形貌、表面破碎率和表面粗糙度的关系；分析了切屑形成过程与切削力特征和刀具磨损的关系，提出了石墨高速铣削机理模型。研究结果表明：在石墨高速铣削过程中，随着单齿最大切削厚度的增加，石墨切屑由以准连续切屑为主逐渐向以挤压颗粒切屑为主和以断裂块屑为主转变；每齿进给量和径向切深通过影响单齿最大切削厚度来改变石墨高速铣削的切屑形成过程，降低每齿进给量和径向切深以及采用逆铣加工可减小石墨表面破碎率；增大

6、切削速度对石墨高速铣削的切屑形成过程的影响较小；采用正前角切削更容易形成大块断裂块屑，后角和螺旋角对石墨切屑形成过程的影响较小；切削力波形随石墨切屑形成方式的变化而变化。采用图像处理法计算表面破碎率，不仅作为石墨已加工表面质量的评价指标，而且作为系统研究石墨高速铣削机理、切削力和刀具磨损的重要研究手段，将其有机地应用于本文的相关研究中。在石墨高速铣削切削力研究方面，结合切削条件变化对石墨高速铣削切屑形成过程、表面破碎率以及后刀面与工件表面的摩擦因数等因素的影响，研究了切削参数、刀具几何角度和石墨材料性能对石墨高速铣削切削力的影响，分析了切削力的时域波形特征和频域分量随刀具磨损的变化趋势，提出了

7、减小切削力的高速铣削工艺参数的基本选择原则。通过基于田口方法的正交实验设计，找出了影响石墨高速铣削切削力的主要因素，获得了以最小切削力为优化目标的工艺参数最优水平组合。在石墨/硬质合金副的摩擦磨损特性方面，通过采用标准盘销式摩擦实验机进行滑动摩擦磨损实验，以及采用改进型盘销式摩擦磨损实验装置进行磨粒磨损实验，模拟石墨高速铣削时切屑和工件材料与硬质合金刀具表面之间的摩擦磨损特性，首次研究了石墨/硬质合金副的滑动摩擦磨损行为和磨粒磨损行为，为研究石墨高速铣削的刀具磨损机理提供了摩擦学理论基础。(1)在石墨/硬质合金副的滑动摩擦磨损特性方面，研究了滑动摩擦磨损过程中法向载荷和滑动速度与摩擦副表面特征

8、、摩擦因数和摩擦温度的关系，研究结果表明：硬质合金销表面在摩擦过程中形成了石墨转移膜；硬质合金销的磨损表面具有“抛光”磨粒磨损特征；提高法向载荷和滑动速度，可促进转移膜的形成，并降低摩擦因数和摩擦温度。(2)在石墨/硬质合金副的磨粒磨损特性方面，研究了磨粒磨损过程中WC晶粒度、Co含量、法向载荷、滑动速度和涂层对摩擦副的表面显微形貌、比磨损率和摩擦因数的影响，研究结果表明：硬质合金的磨损表面具有“抛光”磨粒磨损和“微切削”磨粒磨损特征；硬质合金的比磨损率和摩擦因数随WC晶粒度和Co含量的减小而显著降低，随法向载荷增大而增大，但受滑动速度的影响较小；AlTiN涂层对石墨高速铣削用硬质合金微铣刀具

9、有抗磨减摩作用，但并不十分显著。(3)通过在摩擦副接触表面上添加石墨切屑，研究了石墨切屑对摩擦副滑动摩擦磨损特性的影响，研究结果表明：石墨切屑可减小摩擦因数和摩擦温度，并使摩擦因数随着法向载荷减小和滑动速度提高而降低。在硬质合金微铣刀高速铣削石墨的刀具磨损和破损研究方面，分析了石墨高速铣削过程中的摩擦学条件，揭示了涂层和非涂层硬质合金微铣刀高速铣削石墨的刀具磨损和破损形态及其机理，研究结果表明涂层早期剥落是涂层的早期破损形式，“抛光”磨粒磨损是涂层硬质合金微铣刀在稳定磨损期的主要磨损机理。首次研究了WC晶粒度和Co含量对硬质合金微铣刀高速铣削石墨的耐磨粒磨损性和抗冲击性的影响，结果表明硬质合金

10、微铣刀的耐磨粒磨损性随着WC晶粒度和Co含量减小而显著提高，但Co含量太少时，又使得硬质合金微铣刀的抗冲击性出现显著下降；超细晶粒硬质合金0.2mWC-8Co是最适合于石墨高速铣削的硬质合金基体材料，为涂层硬质合金微铣刀基体材料优选提供了依据。结合切削条件变化对石墨高速铣削切屑形成过程、表面破碎率以及后刀面与工件表面的摩擦因数等因素的影响，研究了切削参数、刀具几何角度和石墨材料性能对刀具磨损的影响，提出减小刀具磨损的工艺参数优化策略；提出了减小刀具磨损的高速铣削工艺参数的基本策略。通过基于田口方法的正交实验设计，找出了影响石墨高速铣削刀具磨损的主要因素，获得了以实现最小刀具磨损为优化目标的工艺

11、参数最优水平组合。在典型薄壁结构石墨电极的高速铣削工艺研究方面，综合运用全文的研究结果，针对典型薄壁结构石墨电极高速铣削的工艺特点，首次制定和优选了适用于典型薄壁结构石墨电极高速铣削的粗加工、半精加工和精加工编程策略、加工工艺、工艺参数和加工刀具，并对一个典型薄壁结构石墨电极的高速铣削加工实例，制定了高速铣削加工工艺，编制了CNC高速加工程序，成功地实现了厚度0.3mm、厚高比为l：53.3的薄壁石墨电极的低成本高质量高效率的高速铣削加工，表面粗糙度Ra仅为0.17m。 2.期刊论文 杨凯.白清顺.梁迎春.王波 微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究 -工具技术2008,42(8) 采用商业有限元

12、DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态.结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形.针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律.仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段. 3.期刊论文 李锡文.杜润生.杨叔子.LI Xiwen.Du Runsheng.Yang Shuzi 基于后刀面磨损带面积的铣刀

13、磨损模型的建立 -华中科技 大学学报(自然科学版)2001,29(4)鉴于后刀面磨损带面积（AB）可以作为衡量刀具磨损程度的一个指标，以此为据建立了作用在小直径螺旋立铣刀后刀面瞬时切削力和平均切削力与AB间的数学模型.使用不同的切削参数进行了多次实验，计算出模型的特征常数，并进行了模型的实验验证，为用切削力监测铣刀状态提供了理论依据. 4.期刊论文 李勇.王细洋.王学超.LI Yong.WANG Xi-yang.WANG 基于AR模型的铣刀磨损诊断 -失效分析与预防2009,4(1)传统的铣刀磨损故障诊断大多采用小波分析结合神经网络的方法,该方法的缺点是算法复杂,计算量大,很难实现铣刀磨损的在

14、线识别并对其进行反馈控制.本文引入自回归(AR)模型来表征刀具切削过程的正常工作状态,用Lev on-Durbin递归算法求解Yule-Waker方程获得AR模型的系数.将建立的AR模型作为线性滤波器处理其它各种状态铣刀 振动信号,获得预测误差信号,之后对预测误差信号进行各种统计特征分析.试验结果表明,预测误差信号的方差是有效的与刀具磨损相关的指标,可以用来在线识别加工过程铣刀磨损状态. 5.学位论文 汤为 基于声发射法的铣刀磨损状态识别研究 2009 刀具磨损的实时监测是先进制造系统的关键技术，是机械加工过程中的一个十分重要的问题。能否实现刀具磨损的自动监测是制约加工质量、生产率和生产自动化

15、水平提高的重要因素，被公认为是自动化加工中的一项关键技术和尚未解决的重要难题。本文在分析刀具状态监测技术研究现状的基础上，从声发射信号入手对刀具磨损状态的监测进行了研究，主要进行了以下工作: (1) 构建了铣削过程刀具磨损监测试验系统。通过声发射传感器和数据采集卡对铣削过程中不同磨损程度刀具的声发射信号进行检测和采集，对采集的声发射信号进行了统计分析和功率谱分析。发现了声发射信号中存在着与刀具磨损变化相应的特征值，证明了利用声发射信号进行铣刀磨损监测的可行性。 (2) 根据单因素切削实验结果，详细研究了主轴转速、进给速度、切削深度等因素对声发射信号时域、频域的影响。结果表明:切削深度对声发射信

16、号均方根值的影响最为明显，其次是主轴转速，进给速度对其影响较小。 (3) 基于小波对高频信号能进行细分分析的特点，采用了多分辨率小波分解频带能量监测法对声发射信号进行了频段能量统计，提取出能够显著反映刀具磨损状态的频段特征，并以此作为神经网络的输入。 (4) 采用RBF神经网络，建立刀具磨损特征向量与刀具磨损状态之间的非线性映射关系，从而实现对不同刀具磨损状态的有效辨识。 6.期刊论文 李锡文.杨明金.谢守勇.杨叔子.Li Xiwen.Yang Mingjin.Xie Shouyong.Yang Shuzi 铣削加工刀具磨损过程双谱分析 -农业机械学报2007,38(9)双谱分析能够揭示时间序

17、列的二次相耦合信息,特别适于铣刀磨损状态监测信号的特征抽取.通过提取铣削加工过程中机床主轴端振动加速度信号的双谱及其双相干系数,分析了铣刀后刀面渐进磨损过程双谱及其双相干系数的变化规律.研究结果表明:双谱分析提取的特征参数能够反映铣刀后刀面的渐进磨损过程,与实际铣刀磨损情况一致. 7.期刊论文 高宏力.许明恒.傅攀.Gao Hongli.Xu Mingheng.Fu Pan 一种在线监测铣刀磨损量的新方法 -中国机械工程 2005,16(12) 提出了一种在线监测铣刀磨损量的新方法,该方法利用B样条神经网络建立不同刀具磨损状态下加工参数与切削力之间的映射关系.通过比较实时采集的切削力与不同刀具

18、磨损值对应的切削力大小,可确定刀具的磨损状态,并利用建立的简化模型计算刀具的精确磨损值.试验结果表明,该方法消除了加工参数变化对特征的影响,简化了特征选取的方法,能够适应外部加工环境的变化,完全满足刀具状态监测系统的实用化需求. 8.期刊论文 李选琦.范薇.赵鸿 钛合金材料的铣削刀具磨损试验研究 -机械工程师2008(5) 通过TC11铣削加工时的刀具寿命试验,研究了钛合金铣削时影响刀具磨损的几个因素,为提高刀具寿命优化了刀具参数.同时通过刀具磨损试验,了解刀具的磨损机理和提高刀具的寿命. 9.期刊论文 郑金兴.张铭钧.孟庆鑫.ZHENG Jin-xing.ZHANG Ming-jun.MENG Qing-xin 基于计算智能算法的铣刀状态监测 -计算机 工程与科学2008,30(2)本文提出了基于智能融合技术进行铣刀磨损量监测和预测方法.利用多传感器对切削力和振动信号进行监测,通过频率变换提取切削力特征量,采用小波包分解技术提取振动信号特征量.通过信号特征值的组合,分别探讨了几种计算智能数据融合技术-小波神经网络、遗传神经网络、遗传小波神经网络对刀具磨损量的预测效果.实验分析表明,本文提出的几种计算智能数据融合技术均能够有效地完成刀具磨损量预测. 10.期刊论文 郑金兴.ZHENG Jin-xing 基于混合智能计算的铣刀状态监测 -计算机工程与应用2007,43(32