MATLAB基于振动和温度在线检测的大型螺纹旋风铣削工艺优化(3)

菜单

金属切削特别是高速铣削过程中，由于材料的塑性变形，会出现各种物理现象，如切屑变形、切削力、切削热与温度、刀具磨损与破损以及加工表面完整性等。切屑变形的过程也就是切削力产生的过程，同时切削力又直接影响切削热的产生，并进一步影响刀具的磨损、刀具耐用度、卷屑与断屑以及加工表面质量。

另外，根据1931年4月德国切削物理学家Carl Salomon博士发表了高速切削理论，在高速区，当切削速度超过切削温度最高的区域，继续提高切削速度将会使切削温度明显下降，单位切削力也随之降低。在具有一定速度的高速区进行切削加工，会有比较低的切削温度和比较小的切削力，不仅有可能用现有的刀具进行超高速切削，从而大幅度地减少切削时间，成倍地提高机床的生产率，而且还将给切削过程带来一系列的优良特性。通过测量铣削过程中的温度场的变化，可以进一步的判断出铣削的速度是否过快，从而影响工件的质量和加工速度。因此对高速旋风铣削丝杠的过程中的振动信号和温度场进行在线测量，并利用软件对振动信号进行分析，结合温度场和粗糙度检测结果，提出优化旋铣工艺参数组。这对优化旋风铣削加工过程中的支撑工艺、减少大型螺纹工件系统的振动、控制大型丝杠的温度、提高螺纹工件的质量至关重要。源:自/751-·论,文'网·www.751com.cn/

1.3 国内外的研究概况

1.3.1 国内外旋风铣削技术的研究概况

1.3.2 国内外切削振动的研究概况

1.4 课题主要研究内容

本次试验通过建立大型螺纹旋风铣削在线检测系统，检测铣床在旋风铣削过程中的振动以及切削区域的温度，并对试验后的样件进行粗糙度检测。本文通过开展大型螺纹旋风铣削工艺参数试验，结合铣床在旋铣过程中的振动响应信号，分析旋风铣削工艺参数对旋铣过程的影响，从而优化旋风铣削工艺参数；最后基于旋风铣削工艺参数和旋铣过程中铣床的振动预测螺纹滚道表面粗糙度。针对上述问题，主要研究内容包括以下几个方面：

（1）第一章绪论。总结了大型螺纹旋风铣削技术与切削振动在国内外的研究现状与发展趋势，从而提出了本课题的研究内容，包括螺纹工件旋风铣削工艺参数的试验与优化，螺纹滚道表面粗糙度的影响因素分析。通过对上述关键问题在国内外研究现状的分析，说明了本课题研究内容对于提高大型螺纹旋风铣削精度的必要性。

（2）第二章大型螺纹旋风铣削在线监测系统搭建与分析。本章基于加速度传感器、红外热像仪等建立了螺纹旋风铣削在线监测系统，从而测试旋风铣削过程中铣床关键部件的振动加速度信号以及切削区域的温度。

（3）第三章螺纹旋风铣削信号的处理。对典型的振动加速度信号进行预处理，再得出振动位移信号，提取振动位移信号的特征值。

（4）第四章旋风铣削工艺参数的试验与优化。首先，分析了振动位移信号与螺纹滚道表面粗糙度的关系；然后分析了铣床在旋铣过程中振动位移信号的平均值与刀具个数、切削线速度、切削深度和跟刀架抱紧系数等的关系，以旋风铣床的振动为优化指标，对旋风铣削工艺参数进行了优化。

2 螺纹旋风铣削在线监测系统搭建与分析

2.1 引言

螺纹旋风铣削一种典型的断续切削过程，在旋铣过程中，旋风铣削刀盘每旋转一周，多把成型刀具依次切削丝杠工件，螺纹旋铣力和切削厚度呈周期性变幅值的规律。而考虑到大型丝杠工件的自重，同时为了减小旋风铣削过程中的加工变形以及提高旋铣加工精度，大型螺纹工件的装夹采用旋铣刀盘两侧跟刀架随动抱紧，多点浮动支撑与卡盘-顶尖定位相结合的方式。旋风铣床在沿丝杠工件轴向移动的旋铣力激励下会产生较大的振动，而丝杠的加工精度将受到振动的影响。切削过程中材料的塑性变形和摩擦功转化为热而引起切屑、刀具和工件温度升高，切削温度的变化可以反映切削负载以及刀具、切屑和工件的摩擦状态的变化，对加工表面质量的高低有着直接而显著地影响。为提高丝杠的加工精度和质量，本文将对旋风铣削过程中铣床的振动以及切削区域的温度进行在线监测，从而分析旋风铣削工艺参数对铣床工作状态的影响，从而优化旋铣工艺参数。文献综述