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TiB_2-TiN-WC原位反应自润滑刀具材料的研制及摩擦特性研究

TiB2-TiN在高温下发生的原位热氧化生成的TiO2、B2O3润滑膜能有效改善刀-屑接触面间的润滑问题,但本身较低的抗弯强度、断裂韧性不适合应用于干式切削。陶瓷相与金属相的添加有利于提高复合材料的力学性能,已成为增韧补强TiB2陶瓷材料的重要研究和发展方向。本文以Ti B2-TiN为基体材料,WC为增强相,(Ni,Mo)为烧结助剂,制备TiB2-TiN-WC(BNC)原位反应自润滑刀具材料。研究了不同WC含量、(Ni,Mo)含量和烧结工艺对BNC自润滑刀具材料力学性能及微观结构的影响,并进行了常温及升高温度下的摩擦磨损试验,分析BNC在不同环境条件下的摩擦磨损性能。实验优化了BNC自润滑刀具材料各组成相含量和烧结制备工艺,研究了其对BNC力学性能及微观结构的影响。结果表明:合适WC含量能细化基体晶粒、通过晶粒拔出提高复合材料断裂韧性,金属相(Ni,Mo)能增强晶界结合强度,减少复合材料气孔、微裂纹等内部缺陷的产生。当烧结工艺为  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)
中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)

基于多信息和多模型融合的刀具磨损预测性评估的方法研究

本文在工业大数据和PHM的应用背景下,利用数据驱动式的分析流程对数控铣刀磨损的预测性评估方法进行了深入的研究和分析。在研究过程中,本文首先对铣削过程中采集的信号进行了充分地探索和分析,主要包括信号无效值的截断处理、异常值的过滤处理,信号周期性、平稳性以及功率和能量特性等方面的分析。接着,对预处理后的信号进行了特征提取,分别用统计方法从时域中提取统计特征、用FFT变换从频域中提取频谱和能量特征、用WT变换从时频联合域中提取小波系数和能量分布比特征。此外,按照特征所属的信号类型和所属的轴向对提取出来的特征进行了划分和融合,用于多信息特征融合的实验研究。本文中通过基于F-test检验的评估值和基于互信息(MI)的评估值对特征进行选择,以提高模型拟合的速度和准确性。在本文中,分别用决策回归树(DTR)和支持向量回归(SVR)模型对多信息融合的特点和影响刀具磨损的主要因素进行了实验验证和分析。结果表明,一般情况下多信息融合的效果要优于单信...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

汽车发动机铣削刀具磨损在线监测研究及应用

在数控加工中刀具磨损严重影响了工件的加工质量、精度和效率。在汽车发动机生产中,大多采用流水线的生产方式,如果不能及时发现并更换已经磨损的刀具,则很可能引起机床故障和质量事故,进而导致整条流水线不能正常运行且提高了废品率。结合汽车发动机生产的实际情况和需求,本文研究了一种基于主轴电机电流的刀具磨损辨识方法。其主要研究内容如下:首先,对汽车发动机生产的工艺和刀具磨损的类型和机理进行了分析。在其分析基础上给出了基于主轴电机电流的刀具磨损总体研究方案。搭建了刀具磨损监测的测试实验平台。在对发动机缸体曲轴的工艺分析基础上,给出了电流信号的预处理方法。研究了不同平滑参数对信号平滑处理效果的影响,以及随刀具的磨损,电流信号在时域和频域内的变化规律。深入对比了滑动幅值、滑动方差和小波能量值作为刀具磨损特征值的磨损监测效果,以及不同特征反映,确定了不同特征值的应用范围和对象。学习刀具磨损规律,建立了刀具磨损状态辨识模型。最后,制定了刀具监控的具体...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

双刃刀具切削时自然分屑临界条件的实验研究

机械加工行业是一个高能耗能的行业,而刀具作为重要的机电产品,在生产使用中其切削能耗偏高,造成大量的能源浪费,从而使得切削效率低下、切削状况恶化。然而,国内刀具行业却对刀具节能技术不够重视,刀具的设计制造主要停留在仿制和依靠经验计算阶段,并没有将先进的刀具结构设计以及切削理论考虑在内。复杂刀具的切削过程中,当发生自然分屑时,切削力以及切削能耗将显著降低,因此如果将自然分屑机理应用于实际的刀具设计当中将有助于减小切削力、降低能耗、提高切削效率、改善切削状况,从而提高国产刀具的市场竞争力。然而关于自然分屑的研究却并未引起人们的足够重视,为此,本文通过建立双刃刀具的排屑向量数学模型,探究影响自然分屑的因素,并通过多水平、多因素实验寻找不同材料的自然分屑的临界条件,并根据螺纹车削实验将前述所得结论进行了一般性推广。主要研究内容如下:首先,介绍了非自由切削理论以及单元刀具排屑向量数学建模的建立方法,并根据该模型推导出了双刃刀具排屑向量与刀具...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

基于深度学习的刀具磨损状态监测技术的研究

随着机械加工过程向自动化、智能化的不断发展,机械故障智能化监测技术的研究就至关重要。刀具是机械加工中最重要的加工要素之一,刀具磨损不但直接影响了工件的尺寸精度和表面质量,也会间接影响加工效率和生产成本等。如何通过更加有效的方法去监测刀具磨损已成为大批学者的研究重点,所以关于刀具磨损状态监测技术的研究具有巨大的潜力和应用价值。本文以高速铣削过程中刀具的磨损状态为研究对象,利用刀具在不同磨损状态下的铣削力信号对不同监测技术进行研究。具体研究内容主要有:(1)建立了高速铣削刀具磨损状态监测的试验系统,通过试验的压力传感器采集了大量的力信号数据;(2)通过对铣削力信号在时域、频域以及时频域上进行特征提取和特征选择,选择13个典型特征作为后续神经网络的输入向量;(3)建立了基于BP神经网络的刀具磨损状态监测模型;(4)把深度学习理论引入到刀具磨损监测领域,提出了一种基于深度学习的高速铣削刀具磨损状态监测方法。本文的主要贡献点就是提出了应用...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖北工业大学
湖北工业大学

刀具结构对切削加工的影响研究及优化设计

金属切削刀具行业在数控机床已成为装备制造主流的今天,肩负着为制造业提供关键装备数控刀具的重任。虽然在产品成本中刀具所占份额较小,但制造业的加工技术水平受刀具行业整体水平的影响较大,同时,装备制造业的发展也会促进刀具行业的发展。根据制造业发展的需要,多功能复合刀具、高速高效切削加工刀具将成为刀具发展的主流方向。面对日益增多的难加工材料,刀具行业必须改进刀具材料、研发新的刀具材料和设计更合理的刀具结构。为了更好地适应数控切削加工的需求,不断提高加工效率,降低生产成本,本课题研究基于数控车削加工生产实际,结合目前对刀具开发的新需求,对数控车刀结构改进与优化设计进行了深入研究。首先,综述了课题研究国内外现状,主要分析了机床工具行业发展现状、全球及我国金属切削刀具行业现状、数控加工刀具国内外研究现状等。其次,对金属切削刀具基础知识进行了分析,阐述了刀具切削部分的构成、刀具静态角度、切削力来源与计算以及影响切削力的主要因素等。再次,对刀具磨...  (本文共53页) 本文目录 | 阅读全文>>