铝合金高速少量润滑铣削加工过程智能监控

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随着人们环保意识的增强和可持续发展战略的提出,绿色制造清洁生产已成为机械制造业的重要特征和基本生产模式。而金属切削加工约占机械加工总量的30%-40%。如何在保证加工产品质量的前提下尽量不用或少用切削液是金属切削加工的一个重要研究方向。目前研究较多的是高速湿切削和高速准干切削,而对于介于准干切削和湿切削之间的少量润滑则研究较少。因此,本文针对铝合金高速少量润滑铣削加工过程智能监控及工艺研究展开了一系列的研究工作。  本文建立了一套基于虚拟仪器的数据采集系统,用温度、振动、声发射等多种传感器采集铝合金高速少量润滑切削加工过程中的各种信号,用小波变换进行信号处理,提取特征值,从而优化工艺参数,提高加工效率与质量。该数据采集系统具有信号实时采集与存储、采集参数设置、信号动态显示等基本功能。  本文还建立了一个以电液数字阀为中心的,少量润滑模糊控制系统,它能够根据加工过程的切削温度自适应地提供最少的满足加工要求的切削液。该系统利用数据采集卡采集刀尖的温度信号,传感器采用非接触式红外温度传感器。计算机对采集的温度信号进行处理后,通过模糊逻辑产生控制量。控制量为数字阀上的步进电机所需脉冲。该控制量通过运动控制卡对电液数字阀的开度进行控制,进而控制通过数字阀的切削液的流量,达到通过改变切削液的流量来控制切削区的温度的目的。通过这样形成一个闭环系统,控制加工过程的温度在某一设定范围,从而达到控制加工过程,控制最终加工质量,并使切削液的用量最少。  分别进行高速干切削试验、少量润滑试验和模糊控制实验。按照以上试验方案采集加工过程中温度、振动和声发射信号。然后用小波变换和小波包变换对采集结果进行分析处理。  将虚拟仪器技术作为高速切削加工过程监控的软件平台是目前的一个重要发展趋势,以及设计制造一个以电液数字阀为中心的,少量润滑模糊控制系统是本文的主要创新。
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