基于热电效应的刀具磨损状态监测技术研究

发布时间：2017-08-04 19:13

  本文关键词：基于热电效应的刀具磨损状态监测技术研究

  更多相关文章： 刀具磨损 热电效应 正交试验 最小二乘法

【摘要】：随着市场需求的变化,制造装备的发展趋势是更加自动化和集成化。加工过程中,会发生诸多加工状态恶化的状况,使得加工过程无法如愿的连续进行。其中刀具的磨损和意外的破损就是典型的加工状况,不仅使产品质量达不到保障,生产效率也达不到理想要求,这就迫使生产方必须得加大制造投入。因此,研究有效的加工状态监测技术已然成为了实现工业自动化最为重要的一项任务,对提高加工的质量、保证加工设备的正常运转,工件使用寿命的延长,以及对操作人员的生产安全的保证具有重大意义。刀具磨损状态实时监测技术一直到上世纪中期才开始被关注,随后被众多机构深入研究,随着计算机、传感器、智能系统与模式识别、数字与图像信号处理、智能控制等先进技术的蓬勃发展,它俨然成为了一门囊括了众多学科的先进技术。为了保证连续不间断高效率的加工过程的进行,采用加工状态监控技术已成为必然。从20世纪中期开始,众多的制造大国纷纷开始了对此课题的研究,而在刀具的切削加工过程中,刀具的失效和破损无疑是最常见的故障。所以,运用先进的监测系统来预测刀具状态的变化情况的技术必将成为研究的重心。本文中基于热电效应的刀具磨损状况监测系统的研究对象是车削过程,但是本系统的应用对象是可以扩大到整个制造加工系统。目的是展开对刀具和工件之间的热电效应研究来监测加工中心刀具磨损和破损的新型技术。热电效应产生的原理是：在金属的切削过程中,由于刀具与被切削工件的材料不同,金属间因摩擦会产生巨大的热量,因此切削过程中两者之间会产生热电效应,所产生的热电参数值和刀具磨损量存在着一定的关系。对切削用量三要素以及三要素的选择规律做了简要介绍。随后在实验设计方案中先后对正交试验设计概念和本实验的正交设计方案做了详细说明。通过最后的实验数据处理和分析得出了切削用量三要素对热电参数值的影响程度大小排序,并通过比较得到结论：切削用量对热电参数值的影响规律和切削用量对切削温度的影响规律是一致的。最后运用最小二乘法对试验结论做出归纳和总结,得出刀具磨损量和对应热电参数值的函数和曲线,进而根据多项式函数来反推各个热电势值对应的磨损量。本文以刀具失效时的热电参数值作为评判依据,即,当系统监测的热电参数值达到该临界值时,将自动的或者人为的使车床停机,从而提醒工人及时换刀。最后通过一组实验,验证当达到热电参数值的临界点时,测量出来的刀具磨损量在合理误差范围内,说明了本文中基于热电效应的刀具磨损状态监测技术的可行性。
【关键词】：刀具磨损 热电效应 正交试验 最小二乘法
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506;TP274
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.1.1 概述9-10
• 1.1.2 课题研究目的及意义10-11
• 1.2 刀具失效的标准11-13
• 1.2.1 刀具磨损形式11-12
• 1.2.2 刀具破损形式12
• 1.2.3 具磨钝标准12-13
• 1.3 刀具磨损状态监测技术研究现状13-14
• 1.4 刀具磨损状态的监测方法分类14-17
• 1.4.1 直接监测法14-15
• 1.4.2 间接监测法15-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第二章 热电效应原理19-26
• 2.1 塞贝克效应19-20
• 2.2 帕尔帖效应20
• 2.3 热电势在加工过程中的产生机理20-22
• 2.4 热电势的相关理论研究22-25
• 2.4.1 金属的热电势22-23
• 2.4.2 半导体的热电势23-24
• 2.4.3 过渡金属热电势24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 基于热电效应的刀具磨损状态监测系统的建立26-32
• 3.1 基于热电效应的刀具磨损状态监测系统的组成26-27
• 3.2 试验目的27-28
• 3.3 组建实验系统28-31
• 3.3.1 试验车床28-29
• 3.3.2 加工刀具和工件29
• 3.3.3 滑环29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 切削用量对热电参数的影响32-39
• 4.1 切削用量三要素32-33
• 4.1.1 切削速度V_c32
• 4.1.2 进给量f32
• 4.1.3 背吃刀量a_p32-33
• 4.1.4 切削要素的选择33
• 4.2 实验方案及实验结果33-35
• 4.2.1 正交试验设计的概念及原理33-34
• 4.2.2 正交表及其基本性质34-35
• 4.3 试验方案设计35-36
• 4.4 正交试验数据处理及分析36-38
• 4.5 本章小结38-39
• 第五章 基于热电效应的刀具磨损状态监测系统39-51
• 5.1 热电参数值与刀具磨损量关系研究39-41
• 5.2 最小二乘法归纳热电参数与磨损量关系41-49
• 5.2.1 最小二乘法的原理41-43
• 5.2.2 相关系数与标准偏差43-44
• 5.2.3 最小二乘法拟合刀具磨损量热电参数的多项式函数44-49
• 5.3 刀具磨损状态监测系统可行性验证49-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51-52
• 6.2 研究展望52-53
• 参考文献53-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间发表的学术论文目录59

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 史金龙;钱强;庞林斌;王直;白素琴;;大尺度钢板的三维测量和拼接[J];光学精密工程;2014年05期

2 秦国华;易鑫;李怡冉;谢文斌;;刀具磨损的自动检测及检测系统[J];光学精密工程;2014年12期

3 白素琴;史金龙;钱强;束鑫;;视觉与激光相融合的大尺度钢板三维测量[J];光电子·激光;2015年03期

4 王伟伟;胡东;;基于纹理谱分析的工件表面质量识别研究[J];机械制造;2009年03期

5 赵继;赵军;张雷;韩飞飞;樊成;;焊缝磨抛机器人视觉算法实现及其试验研究[J];机械工程学报;2013年20期

6 王冲冲;李蓓智;杨建国;张家梁;;微型铣刀在位检测方法及系统设计[J];制造业自动化;2014年13期

7 李杏华;张京美;陈培芬;;双结构光视觉传感器圆钢在线测量系统的研究[J];计算机工程与应用;2015年14期

8 占栋;于龙;肖建;卢明舫;;钢轨轮廓全断面检测中轨廓动态匹配方法研究[J];铁道学报;2015年05期

9 占栋;于龙;肖建;陈唐龙;;钢轨轮廓全断面高精度动态视觉测量方法研究[J];铁道学报;2015年09期

10 李鹏阳;郝重阳;祝双武;王毅;;基于脉冲耦合神经网络的刀具磨损检测[J];中国机械工程;2008年05期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 申志刚;高速切削刀具磨损状态的智能监测技术研究[D];南京航空航天大学;2009年

2 阎玉芹;塔式起重机钢结构健康监测技术与实验研究[D];山东大学;2011年

3 熊四昌;基于计算机视觉的刀具磨损状态监测技术的研究[D];浙江大学;2003年

4 曾文涵;双树复小波表面分析模型及加工过程形貌辨识方法研究[D];华中科技大学;2005年

5 陶晓杰;滚齿误差及补偿技术研究[D];合肥工业大学;2006年

6 常素萍;基于白光干涉轮廓尺寸与形貌非接触测量方法和系统[D];华中科技大学;2007年

7 杜云慧;钢背铜石墨轴瓦板复合成形与后处理研究[D];北京交通大学;2013年

8 李丽宏;基于显微视觉的刀具磨损状态监测技术研究[D];河北工业大学;2013年

9 赵军;大构件焊缝磨抛机器人视觉测量技术的研究[D];吉林大学;2014年

10 李威霖;车铣刀具磨损状态监测及预测关键技术研究[D];西南交通大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘亮亮;基于GIS大连市环境在线监测系统研究与开发[D];大连理工大学;2010年

2 夏海涛;基于切削力和切削温度实施刀具实时监测的研究[D];青岛理工大学;2010年

3 张文彬;基于声音和图像的刀具磨损状态监测技术的研究[D];浙江工业大学;2003年

4 缪红松;基于工件表面纹理的刀具磨损状态监测技术的研究[D];浙江工业大学;2003年

5 田劲松;环境在线监测信息系统的研究与开发——以广州市污染源在线监测系统方案设计为例[D];武汉理工大学;2004年

6 李思悦;高速公路建设期环境污染监测方法研究及应用[D];武汉理工大学;2004年

7 胡金华;基于工件表面纹理分析的加工参数优化技术的研究[D];浙江工业大学;2005年

8 刘牧;数控加工表面粗糙度预测的关键技术研究[D];西北工业大学;2006年

9 李凡;基于工件表面图像的刀具磨损状态监测[D];西安理工大学;2007年

10 何岩;寒区公路水土流失监测分析与防治[D];东北林业大学;2007年

，

本文编号：621219