具有切削溫度原位感知功能的智能銑刀設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、航空、航天等領(lǐng)域不斷提出新的特殊功能零件，涉及到難加工材料、薄壁結(jié)構(gòu)、復(fù)雜型面等技術(shù)要求。在此類零件高速銑削加工過程中，切削區(qū)域產(chǎn)生的局部高溫導(dǎo)致隨時空變化的工件變形、刀具磨損與讓刀變形，切削溫度的獲取對于控制零件加工質(zhì)量、刀具磨損預(yù)測和切削模型精化等均具有重要意義。然而，銑刀切削系統(tǒng)的幾何約束和旋轉(zhuǎn)運動給刀具溫度的在線原位測量和實時信息傳輸帶來了很大的困難，為此，本文設(shè)計了一種具有切削溫度原位感知功能的智能銑刀，可以實現(xiàn)對銑削溫度的精

2、確、實時、持續(xù)地獲取。論文的主要研究成果包括：
　　針對銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具切削溫度無法在線原位感知的問題，提出了一種具有切削溫度原位感知功能的智能銑刀方案，該方案采用熱電偶感知切削溫度，采用基于電磁感應(yīng)原理的無線供電技術(shù)和無線通信技術(shù)實現(xiàn)測溫系統(tǒng)供電和溫度數(shù)據(jù)的實時傳遞。
　　針對刀具金屬材質(zhì)對無線傳輸系統(tǒng)的干擾，采用互感等效模型分析了影響磁感應(yīng)耦合式無線供電系統(tǒng)性能的因素，研究了渦流的影響機理，并使用有限元數(shù)值方法對系統(tǒng)進

3、行了仿真分析。在此基礎(chǔ)上，提出了使用鐵氧體屏蔽環(huán)的方式克服刀柄表面渦流帶來的影響，對影響系統(tǒng)通訊性能的參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。
　　設(shè)計了智能銑刀系統(tǒng)的軟件和硬件，其中，采用鎖相環(huán)調(diào)諧技術(shù)、同步整流技術(shù)提高無線供電系統(tǒng)的性能，使用振幅調(diào)制、同步檢波、包絡(luò)檢波技術(shù)實現(xiàn)近場耦合式無線通信，并制定了系統(tǒng)的通信協(xié)議。
　　搭建了智能銑刀的實驗平臺，對設(shè)計的智能銑刀進行了測試，測試并分析了無線供電系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)的性能，其中，溫度數(shù)據(jù)的