三向切削力实验装置研制

三向切削力测量对理解机械制造、金属切削原理以及机床设计有着重要的指导意义。针对目前市场上切削力测量装置成本高,安装操作复杂以及功能单一等缺点,研发了一种新型三向切削力测量装置,采用应变片测量切削引起的微小变形,通过精心布置的应变片贴片方案将三向切削力引起的力变形转化为电压或电流信号。经过三向电校准和机械校准后,确保三向测力传感器的输出与载荷之间的响应系数相对恒定。开发切削力实验软件,可以提供单因素切削力实验、正交切削力实验以及自由切削力实验研究。该装置已经在国内许多高校中得到了具体应用。

匕首刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料切削力预测模型构建

蜂窝芯复合材料是广泛应用于航空、航天等领域的高性价比材料,但其加工过程中常因加工参数等原因造成芯格撕裂、破损等缺陷。切削力是衡量匕首刀超声振动切削Nomex蜂窝芯材料加工质量的重要物理量,为进一步优化加工参数,通过排除芯带粘接及切削位置对切削力的影响,建立匕首刀切削力预测模型,分析了在不同切削深度、进给速度、刀具前倾角及刀具侧倾角下匕首刀切削力的变化规律。实验结果及分析表明,修正及优化后建立的预测模型拟合情况良好,可用于预测对应变量对切削力的影响。随着刀具倾角的减小,切削力减小,且相较于前倾角,侧倾角影响更大。

切屑的折断对切削力的影响

通过实验阐述了切屑折断时对Ｘ、Ｙ、Ｚ三向切削力均有影响。所导致力的波动可达到从其它影响力波动因素的波形中分离出的程度，其反映出的高度与其它振动引起的幅带宽度近乎相等。

自制实验仪器设计及在课程教学中的应用

根据可测二向力的单一八角环,开发研究形成双向延伸式八角环测力传感器,可用于木材三向切削力测试。标定结果为该测力传感受器的各向灵敏度均为64,最大非线性度仅为0.54%,而回程误差为0。本文通过木材三向切削力测力传感器的设计、分析、制作及标定,展示了应变式传感器制作过程中应解决的问题。综合应用了应变式测力仪的力学特性及电桥的和差特性,确立各测力方向贴片位置及电桥电路。同时还揭示了电桥桥臂中串并联连接并不影响电桥输出。

一种基于多特征和支持向量机的刀具磨损状态识别技术

为了实现生产过程中切削条件诸多变化的刀具状态识别,对铣削加工中三向切削力信号进行时域、频域以及时-频域分析,在提取均方根值、峰值、小波包能量等特征量的基础上,通过分析提取的特征量,提出采用各方向特征比值的方法。得到的特征比值具有更加明显地对刀具状态比较敏感、但对切削用量不敏感特点。通过对特征与特征比值敏感性分析,分析表明特征与特征比值组合的特征向量最适合作为刀具状态监测的指标。通过多次选取特征比值、特征量组成的特征向量输入多分类支持向量机(SVM,Support Vector Machine)网络中对刀具状态进行训练和识别,发现特征与特征比值组成的特征向量对不同磨损状态不同切削用量下刀具识别精度更高,具有较好的效果,能够实现在小样本情况下不同磨损状态不同切削条件下的刀具状态分类。