自動(dòng)換刀機(jī)械手的總功能設(shè)計(jì)【數(shù)控臥式鏜銑床的自動(dòng)換刀機(jī)械手】
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高速鉆孔中的熱流估計(jì)
摘要
對(duì)于切削鉆孔機(jī)的雙倍碳化物的每個(gè)刃口上在高速的鉆孔機(jī)工具和已經(jīng)被建立使用非完整的事物系統(tǒng)確認(rèn)方式的直接模型的來(lái)自溫度測(cè)量的程序期間的抽象熱流估計(jì)。 單一實(shí)驗(yàn)為了要表示工具的短暫熱行為的特點(diǎn) 。 非完整的事物系統(tǒng)確認(rèn)方法是以回歸的線性為基礎(chǔ)的運(yùn)算法則。 鉆削方法以持續(xù)的功能規(guī)格方式為基礎(chǔ)。 結(jié)果與工具的固定位置與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。
關(guān)鍵字:鉆孔過(guò)程 ; 倒轉(zhuǎn)的熱問(wèn)題
1 介紹
這一項(xiàng)研究的目標(biāo)在如圖 1 所表示的在高速切削過(guò)程中切削工具的切削邊緣的熱流估計(jì)。 有關(guān)機(jī)械參數(shù)是切削加速度 f 和切削速度 V。
溫度和熱流估計(jì)本質(zhì)是在機(jī)械旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)中被發(fā)展和研究的。
技術(shù)要求的第一部分, 就 [1], [2] 和 [3] 舉例來(lái)說(shuō), 是做成工作形成塊和工具的天然熱電偶材料的電的主流。 然而, 在表示的 [10]中,熱的測(cè)量在兩種材料的滑接口發(fā)生。 因此, 一般說(shuō)來(lái)工具-工作塊熱電偶方法除了在滑接口溫度之外不影響在工具上的平均溫度。 Jasper et al。 [4], Changeup[5], 和 Kwon et al。 [6] 使用的是 一個(gè)銳利直角的的紅外線的 (IR) 溫度程序結(jié)構(gòu)記錄器。 這尺寸強(qiáng)烈地是在發(fā)射的系數(shù)空間變化的,在那上面對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)表面,但是結(jié)果不一定能夠正確地預(yù)測(cè)溫度大小。然而, 它提供關(guān)于熱流高速切削區(qū)移動(dòng)的非常有效的實(shí)質(zhì)上的數(shù)據(jù)。 用史蒂芬生測(cè)量的方式 [7], 根據(jù)來(lái)自熱電偶的溫度校正 , 全部使用 IR 溫度記錄器和熱電偶。
第二種方式是以倒轉(zhuǎn)的熱流估計(jì)工具的傳導(dǎo)問(wèn)題為基礎(chǔ)。 這方式的熱流研究來(lái)是自被測(cè)量工具的某一點(diǎn)溫度或在熱的區(qū)域附近的熱流。 此外,它使用工具的短時(shí)間熱變化為模型來(lái)研究工具上的熱流在感應(yīng)器表示的溫度。 史蒂芬生 研究[8]、史蒂芬生和Ali[9] 是利用IR 溫度記錄器來(lái)測(cè)量溫度,而且使用工作塊的熱移動(dòng)的分析解決在熱邊緣區(qū)域中溫度測(cè)量。 Grover 和凱恩 [11] 插入類(lèi)似于人的第二個(gè)熱電偶工具。 它是一個(gè)用來(lái)測(cè)量在刃口上的的平均溫度模型,這二個(gè)熱電偶是以一個(gè)與熱電的相似的熱流分析的方法構(gòu)成。在插入物和工具持有人之間放置一種絕緣物。 然后,測(cè)量插入物熱流被絕緣從而導(dǎo)致的工具持有人的熱量有限分布領(lǐng)域。 一種比較科學(xué)的方法被Yen和建Wright [12]所利用. 在他們的結(jié)論中,根據(jù)原則溫度用熱電偶在刃口上的平均溫度表示。 這一個(gè)關(guān)系的叁數(shù)從一套特定的裝置上的溫度測(cè)量被識(shí)別在刃口上的溫度變化來(lái)得到。 可比較的方式在 El- Wardany 的工作中被發(fā)現(xiàn) [13].
圖 1. 概要的表現(xiàn)尖銳的程序;主要參數(shù)是切削加速度 f 和進(jìn)給速度 Vc。
關(guān)于在高速切削過(guò)程中工具上熱流的估計(jì)和工具在一個(gè)旋轉(zhuǎn)程序中的分析有極少的。 Kim et al。 [當(dāng)工具的側(cè)面在熱電偶上面經(jīng)過(guò)的時(shí)候, 14] 放置在細(xì)長(zhǎng)產(chǎn) 品的一個(gè)熱電偶工作并且記錄溫度。 林 [15] 在一個(gè)磨程序期間使用對(duì)在熱邊緣地域中的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的溫度測(cè)量間接的方法實(shí)現(xiàn)。 這種方法是以機(jī)器制造的表面點(diǎn)的溫度測(cè)量為基礎(chǔ)對(duì)細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品使用的一個(gè) IR 高溫計(jì)和一個(gè)熱流的模型移動(dòng)的工具。
在這里中被提到的方法有在一個(gè)鉆孔機(jī)的每個(gè)刃口上的對(duì)于溫度變化測(cè)量的熱流估計(jì)。我們已經(jīng)依照熱流在非完整的事物系統(tǒng)確認(rèn)方式中感應(yīng)器表示的溫度建立了直接模型。 這種方法已經(jīng)被應(yīng)用在磨削工具的插入物上的熱流出估計(jì)中。 ( 見(jiàn)到 [16] 和 [17])
第 二部分是一個(gè)在高速切削過(guò)程中的切削工具上測(cè)量熱流發(fā)展的完全實(shí)驗(yàn)的裝置。第3點(diǎn),描述工具的熱移動(dòng)的使用非完整的事物系統(tǒng)確認(rèn)方法建造直接模型。 系統(tǒng)的非完整的事物區(qū)別操作員的數(shù)學(xué)重要性和熱傳導(dǎo)比較在 Battaglia et al 的文件中被呈現(xiàn)。 [18 – 20]在這里不需要因此被取消。 為系統(tǒng)確認(rèn)的第 4 節(jié)數(shù)學(xué)的程序已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)展的系統(tǒng)確認(rèn)階段描述。 5. 倒轉(zhuǎn)程序, 根據(jù)數(shù)學(xué)的運(yùn)算法則和它的特點(diǎn),在教學(xué)中被應(yīng)用發(fā)展。 6. 教學(xué)。 7 在碳化物的一個(gè)兩倍的切斷鉆孔機(jī)高速的切削過(guò)程的熱流估計(jì)。
2 實(shí)驗(yàn)的裝置描述
使用特定的裝置為了要確定在每個(gè)感應(yīng)器和獲得裝置之間的聯(lián)系需要測(cè)量一個(gè)替換工具的溫度。 這一套裝置不能用來(lái)介紹重的噪音和亂尺寸熱的漂流物。 關(guān)于來(lái)自一個(gè)熱電偶的溫度測(cè)量, 史蒂芬生 [3] 和 Bourouga et al。 [21] 使用和一次需要很少量的小心水銀沭浴的裝置。 另一方面,真正的機(jī)構(gòu)的尺寸被給有關(guān)一些μ V 的事熱電偶的弱敏感的強(qiáng)烈地震動(dòng)擾亂每一 ?C. 微-微系列類(lèi)型的熱阻體有一個(gè)較棒的敏感, 有關(guān)一些 mV 的事每一 ?C. 不幸地,這些感應(yīng)器才能被用從 ?50 到 150?C 溫度排列。
圖 2. 實(shí)驗(yàn)的概要表現(xiàn)
裝置: 二個(gè)熱電偶類(lèi)型 K 正在埋入在鉆孔機(jī), 最接近到每個(gè)切斷的刃口邊緣; 每信從一枚 AD595CQ 薄片被擴(kuò)大然后回到四滑戒指替換搜集家;被擴(kuò)大的信號(hào)被送到一張 NI 獲得卡片(PCMCIA,12 一點(diǎn)點(diǎn))
圖 3. 實(shí)驗(yàn)的裝置攝影
我們的解決有關(guān)鉆孔機(jī)的二個(gè)熱電偶,這在高速切削期間在通常被裝有二個(gè)油洞用的潤(rùn)滑工具。 這些洞用來(lái)為了要依照熱流出的變化在測(cè)量位置改善溫度的敏感 , 位于邊緣每個(gè)刃口熱電偶有可能涉及到。 顯然,只有熱流期間的熔化比抽取樣品時(shí)期Δ t 更大的變化將會(huì)被觀察。 感應(yīng)器與其相關(guān)的環(huán)氧基樹(shù)脂 monocomponent 一起工作,包含銀的類(lèi)型 Loctite 3880,這是它的高熱導(dǎo)電率表示的特色。為了要將噪音影響減少到最小,來(lái)自熱電偶的電信號(hào)從一個(gè)特定的裝置首先被擴(kuò)大,被基于的 AD595CQ 薄片,這以工具轉(zhuǎn)。 被擴(kuò)大的信號(hào)被由和四個(gè)金色的線路一起使用高速的劈開(kāi)裝置向獲得裝置傳輸。 這樣交替變化的裝置已經(jīng)被發(fā)展而且能作為回轉(zhuǎn)的達(dá)到 3000個(gè)轉(zhuǎn)/每分的速度。 完整的實(shí)驗(yàn)裝置在圖表被表現(xiàn)。 2 和 3. Labview 軟件獲得裝置,是 PCMCIA 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工具, 6061 E 類(lèi)型。
3 熱流移動(dòng)模型的設(shè)計(jì)使用非完整的事物系統(tǒng)確認(rèn)方法
描述鉆孔機(jī)的短暫熱移動(dòng)的數(shù)學(xué)關(guān)系的古典決議中需要構(gòu)成鉆孔機(jī)的材料 thermophysical 財(cái)產(chǎn)的知識(shí)。 這導(dǎo)致現(xiàn)有如未知的財(cái)產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)一樣多的。此外,熱在邊緣領(lǐng)域中轉(zhuǎn)移到位于的感應(yīng)器的出現(xiàn)擾亂非常接近工具的激烈表面。 另一方面, 在交替變換的滑動(dòng)裝置上的連絡(luò)能也重要地表示標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。 這些是考慮有關(guān)于信號(hào)傳輸?shù)膶?dǎo)致熱的感應(yīng)器的熱移動(dòng)工具模型 , 和交替變換裝置的影響。
面對(duì)如此的困難,系統(tǒng)確認(rèn)方式似乎多被適應(yīng)并且能得到比較可靠的結(jié)果。 資訊科技有識(shí)別表達(dá)在感應(yīng)器被應(yīng)用的工具上的溫度的熱流的模型參數(shù)。一個(gè)類(lèi)似方式的使用需要了解允許應(yīng)用在機(jī)械加工期間被使用的工具區(qū)域上的一個(gè)可測(cè)量的熱流出的特定實(shí)驗(yàn)。
系統(tǒng)能從單一實(shí)驗(yàn)被識(shí)別,但是在練習(xí)中,第二個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì) validatethe 模型是次序所必備者。 然而,從這種方式中獲得的模型比那從一些描述實(shí)驗(yàn)獲得的更加可靠的。 另一方面,被識(shí)別的系統(tǒng)整合感應(yīng)器的影響力和替換裝置的。這意謂著系統(tǒng)確認(rèn)方式導(dǎo)致熱的描述工具和熱的實(shí)驗(yàn)裝置的移動(dòng)。 此外, 給予的相同感應(yīng)器在熱期間被用熔化判斷程序,在感應(yīng)器的位置上的不確定。
使用拉普拉斯變換, 表達(dá)熱在感應(yīng)器的依照溫度的流出模型能在下列的形式中被表現(xiàn):(也見(jiàn)到圖 4)
依照早先的結(jié)果在系統(tǒng)的領(lǐng)域中獲得確認(rèn)以散布程序有關(guān) [18,19], 它已經(jīng)被示范,每移動(dòng)功能 Fi , j(s) ,在移動(dòng)點(diǎn)陣式 F(s) 中,是微少的形式:
當(dāng)
應(yīng)用的倒轉(zhuǎn)拉普拉斯變換。 對(duì)連續(xù)的 2個(gè)領(lǐng)引計(jì)時(shí) Ti(s) 的表達(dá) =Fi, j(s) φ j(s) 當(dāng)做:
在這一個(gè)關(guān)系中,D α f(t)= d α f(t) dt α,藉由α∈ R ,指示有關(guān)于可變的 t 的功能 f(t) 的微少變化。 這一個(gè)操作員可能是如完整的事物古典公式中的一般化次序的表示。 讀者能在參考中找 [22] 和 [23] 在微積分學(xué)的領(lǐng)域中的基本數(shù)學(xué)的定義和原理。
圖 4. 概要的表現(xiàn)
工具根據(jù)那在中間影響力曲線圖; 根據(jù)對(duì)精密在那之上熱電偶位置在工具,功能 B1(s)
而且 B2(s) 能重要地不一致
總和范圍 M[ij]0 , M[ij] , L[ij]0 , L[ij],在關(guān)系情緒商數(shù)中。 4,本質(zhì)上仰賴(lài)來(lái)自熱的表面 j 的感應(yīng)器 i 的位置。
4 為系統(tǒng)確認(rèn)的實(shí)驗(yàn)裝置
尖銳的工具從一套特定的裝置中應(yīng)用,在圖 5 上表示, 考慮到控制而且測(cè)量在一個(gè)刃口上應(yīng)用的熱流出。表面被被一個(gè)厚為 250 μ m 的礬土碟子上埋入的白金線路形成的微抵抗 (5.7 Ω) 加熱。 在插入物和微電阻之間的連絡(luò)-電阻被了解使用一項(xiàng)銀的費(fèi)用根類(lèi)型 Loctite 3880 。當(dāng)它在圖 5 中被表示,微小尺寸-電阻和根被設(shè)計(jì)加熱表面符合到工具-滑連絡(luò)區(qū)域的薄片。 另一方面,暖氣裝置的熱慣性不超過(guò) 0.1 。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的程序中,滑塊沒(méi)有旋轉(zhuǎn),而且我們承擔(dān)被識(shí)別的系統(tǒng)在機(jī)械加工期間保持不變。 這一假定在沒(méi)有旋轉(zhuǎn)在每滑測(cè)量電的抵抗裝置已經(jīng)被查證。
另一方面,工具在系統(tǒng)確認(rèn)實(shí)驗(yàn)期間被改變,不完全發(fā)生地在機(jī)制期間所用工具上的真正邊界情況。 事實(shí)上,在工具上的熱交換系數(shù)因旋轉(zhuǎn)而改變,但是熱的放射線能在工具和能在感應(yīng)器導(dǎo)致溫度的增加細(xì)工品之間發(fā)生。 然而, 機(jī)制期間在感應(yīng)比 5 0年代和溫度更少不是敏感的對(duì)在邊界上的一個(gè)變化在不成為銳利的程序因素的工具表面為條件。
最后,它一定是有名的,通常在被到達(dá)在確認(rèn)階段期間在激烈的表面溫度在機(jī)制期間獲得。 因此,直線性假定不能夠被查證。
5 結(jié)論
我們已經(jīng)描述一個(gè)熱流機(jī)制期間在高速旋轉(zhuǎn)工具尖銳刃口熱流估計(jì)的方法。 這種方式是一個(gè)間接的方法,基于倒轉(zhuǎn)的熱流估計(jì)的傳導(dǎo)問(wèn)題。
溫度測(cè)量使用在鉆孔機(jī)的刃口附近埋入的二個(gè)熱電偶。 信號(hào)首先被擴(kuò)大并且然后向使用滑動(dòng)裝置的獲得裝置被傳輸。
直接的模型從非完整的事物系統(tǒng)確認(rèn)方式被建立。 溫度在每個(gè)感應(yīng)器中依照一個(gè)表達(dá)了這些量的連續(xù)微少引出之物的分析關(guān)系的形式在刃口上的熱流表達(dá)從早先的理論上的它已經(jīng)被示范引出次序和多樣價(jià)值相等 1/2. 在操作的形式上,溫度感應(yīng)器被依照來(lái)自移動(dòng)點(diǎn)陣式的熱流表達(dá)。
系統(tǒng)確認(rèn)接近有關(guān)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的決議提議很多的利益。 首先,它不需要識(shí)別構(gòu)成工具的材料 thermophysical 財(cái)產(chǎn)。 換句話說(shuō),系統(tǒng)能從單一實(shí)驗(yàn)中表示特色, 然而 n 未知的 thermophysical 財(cái)產(chǎn)至少需要 n 實(shí)驗(yàn)。 第二,被提供的尺寸,感應(yīng)器在測(cè)量領(lǐng)域中扮演有關(guān)于熱散布的一個(gè)決定性的角色。 系統(tǒng)確認(rèn)方式進(jìn)入模型的感應(yīng)器輪流電動(dòng)之內(nèi)。 另一方面,尺寸不被在單一點(diǎn)位于,但是它表現(xiàn)感應(yīng)器大多數(shù)的平均價(jià)值。給哪一相同的感應(yīng)器在系統(tǒng)確認(rèn)期間被用舉行而且倒轉(zhuǎn)的程序,完全地沒(méi)有媒體的在感應(yīng)器的位置上的不確定。最后,被識(shí)別的系統(tǒng)以一個(gè)微少的微分方程式的形式被表達(dá),是有關(guān)于時(shí)間變數(shù)的連續(xù)。
然而,這方式為了要控制并且測(cè)量在工具的刃口上熱流 , 需要一套特定的描述裝置。 主要的困難來(lái)自暖氣系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),不能修正工具的熱行為。 我們用了一個(gè)微-給比在系統(tǒng)確認(rèn)程序期間被選擇的抽取樣品時(shí)期小的慣性電阻。 另一方面,微-電阻一定在工具的相同區(qū)域上被應(yīng)用耙子如機(jī)制程序所遇到的臉。
系統(tǒng)確認(rèn)階段為了要在和相同的準(zhǔn)確性的小和長(zhǎng)的時(shí)代識(shí)別工具的熱行為 , 有應(yīng)用在熱的區(qū)域上的任意熱流出。 減到最小限度方法最沒(méi)有以回歸的線性為基礎(chǔ)正直的方法以快速地允許注入數(shù)據(jù)的量。 直接的模型可信度只仰賴(lài)結(jié)合到被識(shí)別的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的偏離。
倒轉(zhuǎn)的方法用了持續(xù)的功能規(guī)格方式。 運(yùn)算法則已經(jīng)以輪流連續(xù)形式的有關(guān)于時(shí)間變數(shù)的直接模型的方式建立。
在一個(gè)真正的機(jī)制程序期間被獲得的結(jié)果已經(jīng)有證據(jù),在一個(gè)熱流工具的變化中,當(dāng)它的頂端對(duì)與以機(jī)器制造的碟子相反表面變比較靠近的時(shí)候。 此外,薄片撤退在機(jī)制程序結(jié)束的時(shí)候清楚地在被表示在熱流的曲線上。
現(xiàn)在的方式為了要表示工具的特色并且適應(yīng)特有的參數(shù)和工具材料 ,有關(guān)給予的以機(jī)器制造材料為主的設(shè)計(jì)。
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