深孔镗削加工颤振的多传感器监测与时域特征分析研究

深孔零件广泛应用于国家重点行业,对于精密高效加工工艺、专用刀具设计制造、加工误差在线检测与控制提出了极高要求。加工状态监控是在线抑制加工颤振、提升加工过程可靠性的有效途径。采用电涡流位移传感器、振动加速度传感器和声压传感器,提出一套可行的镗孔颤振监测方案并采集相关信号,研究表明:通过时域图和频域谱阵分析稳定加工阶段、过渡阶段和颤振产生阶段的信号直观变化规律;采用EMD信号分解实现信号的预处理,提取每个IMF分量的能量占比,根据能量占比选取前5阶IMF分量代替原有信号,消除无用的低频噪声,实现信号的去噪;综合考虑均方根、绝对平均值、方根幅值、方差、偏度、峭度、峭度指标等时域特征与频域特征,得到了颤振产生与信号特征之间的关系,随着颤振的产生与幅值相关的时域特征呈现上升趋势;功率谱熵、分形维数和L-Z复杂度指标呈现下降趋势。

超大口径深孔精镗削工艺研究

以深孔镗削特性为基础,通过对镗削工艺流程、镗削工装、镗削参数的工艺研制,研制出了超大口径深孔精镗削工艺方法,工艺方案的实施,使其内孔镗削精度明显提高。

中口径深锥台阶孔浮动镗削工艺研究

深锥台阶孔加工一般采用是固定镗刀(尖刀)推镗锥孔的工艺方法,加工后的深锥台阶孔经常出现同轴度超差、过渡锥接刀台、孔尺寸超差等不符合产品设计精度要求的情况,针对该问题,提出了深锥台阶孔浮动镗削的工艺方案,通过浮动镗削工艺方案的实施,完成了工艺试件镗削试验和工艺样件工艺验证,实践证明深锥台阶孔浮动镗削方法能得到较高的同轴度精度和过渡锥平滑过渡的加工效果。

超声波振动镗削的试验研究

采用超声波振动镗削系统，对小直径深孔镗削加工的精度和表面粗糙度进行了试验研究，给出了细长孔振动镗削时不同振幅状态下表面粗糙度、圆度和圆柱度的变化规律。

超精密微量镗削系统的研究

提出了一种适用于超精密镗削加工的微量镗杆系统，该系统采用ＰＺＴ压电传感器做微位移发生器来实时补偿加工误差。微量镗杆由两个同轴的内外杆组成，内杆用来在线监测加工误差，外杆对误差进行实时补偿。这种新颖的双杆结构使微量镗杆的外径较小而长度与外径之比较大，满足精密加工深孔的要求。

小孔径坐标镗削试验

根据目前仪器中镍钢材料构件小直径精密孔加工中存在的问题 ,讨论了刀具几何参数、切削用量、悬伸长度对镗刀尺寸磨损、加工表面粗糙度的影响 ,分别得出了镗刀尺寸磨损h与刀具几何参数的数学模型及尺寸磨损与切削用量、刀具悬伸长度的数学关系式 ,可用于选择刀具几何参数、切削用量和分析镗削精度。

肯纳改进版精密镗削刀具实现闭环镗削加工

肯纳的Romicron精密镗削系统在高转速下可实现高精度镗孔加工，无需辅助设备或相关经验即可操作。

超声振动改善深孔镗削加工质量

深孔加工在航空发动机制造过程中广泛存在,由于其刚性弱,静态让刀量大,导致加工颤振和刀具磨损严重,使得其加工质量难以得到保证。超声振动切削作为一种特种切削加工手段,具有降低切削力,提高系统刚性和抑制加工颤振等优势。将超声振动应用于深孔镗削,进行了断屑条件验证,孔径误差测量,已加工表面粗糙度测量以及表面形貌观测等试验。试验结果表明,超声振动镗削能够有效缓解深孔镗削过程中的堵屑问题,减小孔径误差和表面粗糙度,抑制切削颤振,从而改善深孔镗削加工质量。

基于经验模态分解和希尔伯特-黄变换的精密孔镗削颤振特征提取

针对精密孔镗削加工过程中容易出现颤振现象,影响精密孔的表面质量问题,建立了镗削加工的监测系统,对镗削颤振信号进行特征提取,以实现对镗削颤振的快速预报。首先,根据颤振信号的时频特点,将经验模态分解(EMD)和希尔伯特-黄变换(HHT)引入颤振特征提取过程,并介绍了其基本原理及具体实现过程。然后,在线拾取镗杆的振动信号,并对振动信号进行EMD分解和HHT变换。最后,通过对各本征模态函数分量的Hilbert谱分析,提取出了颤振发生的征兆特征。实验结果表明,利用EMD和HHT对镗削振动信号进行特征提取,可以在颤振形成之前0.5s得到颤振爆发的征兆,为后续的颤振抑制工作赢取时间,进而确保精密孔的表面加工质量。

镗削颤振快速预报技术研究

切削颤振切导致产品质量、生产效率、刀具和机床使用寿命的降低 ,同时造成噪声污染 ,影响操作者身心健康。随着工厂自动化发展 ,操作者日益远离加工现场 ,对切削颤振进行在线监视预报和控制变得越来越重要。但由于其发生发展的过程极其短暂 ,使颤振的在线预报十分困难。本文在讨论了镗削颤振发展机理的基础上 ,提出了一种基于神经网络进行颤振预报的新方法。用 L O- RBF模型进行传感信号预处理 ,结果输入 Fuzzy ARTMap模型进行颤振识别 ,大大缩短了信号处理时间 ,提高了识别的准确性 ,取得了满意的结果。

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23∶1,单边落差0.5 mm的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度R a为0.65μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。

全自动CNC镗削活塞销孔专机的研究开发

所研制的全自动ＣＮＣ镗削活塞销孔专用机床可以实现工件的自动上、下料和自动定位、夹紧，并且在一次安装、不停机、不换工位的情况下，高效地完成活塞销孔的镗孔、镗外口、切挡圈槽、倒内角和倒外角。该机床已在上海活塞厂投入生产，并取得了良好的加工效果。

新型活塞异型销孔数控镗削技术的研究

简要介绍了活塞异型销孔数控镗削技术的应用背景及国内外研究现状。重点讨论了一种新型活塞异型销孔数控镗削系统的设计方案 ,对系统控制模型、微进给装置及数控软件的设计给出了具体说明 ,最后进行了简单的总结。

全自动 CNC 镗削活塞销孔专机控制系统的研制

介绍了全自动 Ｃ Ｎ Ｃ 镗削活塞销孔专机控制系统硬件设计和软件设计的方法及特点。指出了在大批量、快节拍的生产条件下，保证其可靠性和稳定性的途径。

智能结构在镗削颤振抑制中的应用

介绍了智能结构的组成部分及其特性．针对国内智能结构的应用较少的情况，研制出一种基于电流变材料的智能结构，成功地应用于镗削颤振的抑制．这种结构具有控制方便，实时可控，能耗小，结构简单等特点，为其实际应用和机械振动控制提出了一个新途径．

基于压电智能结构的镗削振动主动控制的仿真与实验研究

在镗削加工中,由于镗杆长颈比较大,因此,普遍存在镗削振动问题,这种振动限制了切削效率,影响了工件表面质量。提出以压电振动干扰抑制镗削振动的设想,建立了含有压电控制单元的镗削振动系统动力学模型;基于该模型设计了实验装置。理论仿真和实验分析结果表明,该装置能够有效抑制镗削过程中镗杆的振动,且结构简单,易于实现。

基于ICA的镗削过程颤振征兆信号分离方法研究

针对精密孔镗削加工过程中易出现颤振、导致精密孔表面质量下降,如何能快速、准确识别出颤振征兆发生问题,提出基于独立分量分析(ICA)的镗削振动信号信噪分离方法,以实现对镗削颤振征兆信号的快速分离。该方法据颤振信号的时频特点,利用经验模态分解(EMD)对镗削振动信号进行分解;对EMD分解所得各本征模态分量(IMF)构造出的虚拟通道进行ICA分析,分离出包含颤振发生征兆的信号。实验结果表明,利用EMD和ICA对镗削振动信号进行分解处理,可快速分离出镗削颤振征兆信号,为后续颤振识别预报及抑制环节提供基础,从而有效提高精密孔的表面加工质量。

基于变结构刚度抑制精密孔镗削加工的颤振

精密孔镗削过程中出现的颤振现象会直接导致加工精度低和表面质量差等问题。本文针对镗削过程中最为常见的再生型颤振建立了动力学模型,研究了变结构刚度方法对切削颤振的抑制机理,并在此基础上提出了相应的控制策略。设计制作了一种基于磁流变液的智能镗杆,可以通过调节外加磁场强度的大小完成刚度和阻尼特性参数的无级变化,实现智能镗杆系统动态特性的在线调控。最后,在车床CA6140上搭建了磁流变智能镗杆的颤振抑制实验系统,实验结果表明,变结构刚度方法能够快速高效地抑制镗削过程中产生的颤振,并且使加工表面的粗糙度Ra从10μm降至1.5μm,大幅度提高了加工表面质量。

超声振动干式镗削40CrMnSiMoVA钢的试验研究

研究了干式切削条件下 ,超声振动镗削4 0CrMnSiMoVA钢的工艺方法及加工精度、表面粗糙度。

压电电压反馈控制在异形销孔镗削中的应用

依据异形销孔加工的现状,采用压电陶瓷驱动的柔性铰链机构实现镗刀的径向微位移.根据活塞异形销孔几何特征和压电陶瓷驱动器控制精度高、刚性好和高频响特点及其具有的传感功能,提出了压电电压反馈的控制系统,并在该系统中引入重复控制和干扰通道的开环前馈控制,从而提高了系统的稳定性和跟踪精度.实验表明,加工精度可达3μm.