外文翻譯--基本計(jì)算方法和機(jī)械硬件對(duì)機(jī)器工作的相關(guān)扭矩的判斷 中文版.doc

1JIntellManufDOI10.1007/s10845-011-0550-4基本計(jì)算方法和機(jī)械硬件對(duì)機(jī)器工作的相關(guān)扭矩的判斷I.N.TanselM.DemetgulK.BickrajB.KayaB.Ozcelik接稿:2011-3-28/刊發(fā):2011-6-9SpringerScience+BusinessMedia,LLC2011摘要：在工業(yè)中，當(dāng)多主軸用于加工操作時(shí)，只有旋轉(zhuǎn)式測(cè)力計(jì)，可用于監(jiān)測(cè)。目前對(duì)于大多數(shù)的加工中心而言，商業(yè)輪轉(zhuǎn)式測(cè)力計(jì)笨重，昂貴?；居?jì)算方法和機(jī)械硬件需要更小，更符合成本效益的基于轉(zhuǎn)矩加工監(jiān)視器（TbMM）。TbMM概念的目的是估計(jì)余下的刀具壽命，從內(nèi)擬議裝置的扭矩信號(hào)檢測(cè)振動(dòng)，只有在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，中央計(jì)算機(jī)才與之與建立聯(lián)系。余下的刀具壽命估計(jì)和顫?rùn)z測(cè)算法的TbMM開(kāi)發(fā)由商業(yè)輪轉(zhuǎn)機(jī)測(cè)力計(jì)收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)械的TbMM的硬件產(chǎn)生的電壓與使用壓電復(fù)合元素的切削扭矩成正比。其余的刀具壽命估計(jì)從扭矩信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差（或方差）獲得。Teager-Kaiser算術(shù)法（TKA）的過(guò)程檢測(cè)，只有一次性從四個(gè)樣品的基礎(chǔ)振動(dòng)的頻率估計(jì)上獲得。機(jī)械組件的TbMM的信號(hào)的準(zhǔn)確性這一特點(diǎn)，可以令人滿意的找到加工中的問(wèn)題，如磨損和振動(dòng)的估計(jì)。該TbMM是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，尤其是當(dāng)多個(gè)主軸同時(shí)工作在同一工件。關(guān)鍵詞：刀具磨損估計(jì)振動(dòng)檢測(cè)測(cè)力計(jì)基于扭矩的加工監(jiān)視器銑削多軸加工介紹：國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)迫使許多廠商使用多主軸機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。國(guó)家的最先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，需要監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化生產(chǎn)流程，以保持質(zhì)量。研究界不斷發(fā)現(xiàn)新的方法來(lái)提高生產(chǎn)率和引進(jìn)的的判斷方法卻需要實(shí)施低成本傳感器的多年工作（2002年Jeong和Chou）。在本文中，計(jì)算合理工具和機(jī)械扭矩為基礎(chǔ)的加工監(jiān)視器（TbMM）的硬件介紹。所有成分旨在保持在最低的成本和計(jì)算負(fù)荷。擬議TbMM元件的性能進(jìn)行了評(píng)估在不同的實(shí)驗(yàn)。今天，大多數(shù)廠家使用先進(jìn)的數(shù)控銑床TanselBickraj機(jī)和車床，保持部分的質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)的靈活性。多主軸數(shù)控機(jī)床已被廣泛采用，以進(jìn)一步提升制造業(yè)Gale2004；Murray1998；Kamarthi1994）。這些機(jī)器使用多個(gè)獨(dú)立的活主軸，以執(zhí)行一些操作，如攻絲，銑，和鉆井同步（Korn2007）。工程師們已經(jīng)安裝傳感器來(lái)以監(jiān)測(cè)刀具狀態(tài)和零件質(zhì)量，測(cè)量溫度，力，振動(dòng)和電機(jī)的電流（Dimla2000；RehornGebze技術(shù)研究所，Gebze,Kocaeli,Turkeyetal.2005；Juo2000；SteinandWang1990；Altintas1992；Leeetal.1995；KimandKimt1996）。使用不同的算法來(lái)檢測(cè)振動(dòng)，估計(jì)刀具磨損，確2定斷齒審視加工表面質(zhì)量（Choietal.2004；Minisetal1990；LeeandTarng1999；HuangandChen2000；Liangetal.2004；Heynes2007；Castroetal.2006）。測(cè)力計(jì)，精確地測(cè)量切削力和扭矩在所需方向（Tangjitsitcharoen2006）。收集到的數(shù)據(jù)提供了有價(jià)值的信息的加工操作，完整的工具，甚至表面粗糙度的條件。然而，這種方法也有大量的初始投資成本，需要不斷地維護(hù)和加工系統(tǒng)（明等人，2005年-2006年；貝奈斯。施密茨等人2006年）的一部分必須考慮eration測(cè)力計(jì)的動(dòng)態(tài)。兩個(gè)對(duì)立的概念與理想傳遞函數(shù)測(cè)力計(jì)的設(shè)計(jì)要求完美的調(diào)整：最大的剛性，以保持最大的彈性最大的準(zhǔn)確度（扭蛋等整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)1990年Tlusty等1987年至1997年；Lapujoulade。；Tounsi和奧托2000A，B）。其他一些監(jiān)測(cè)加工操作的低成本替代品，包括主軸的力傳感器（2002年軍等。），力量戒指（雅伯和Heyns2004），應(yīng)變計(jì)（2006年Yaldz和Unsacar；Kim和Kim1997；施密茨等人2002。），壓電加速ometers（2006年Yaldz和Unsacar），壓電薄膜accelerometers（1997年Kim和Kim），彎梁式稱重傳感器（施密茨等，2002），軸位移測(cè)量工具可以安裝主軸和刀具之間的TbMM，需要比傳統(tǒng)測(cè)力計(jì)的工作空間明顯較小，并不需要支持組件。TbMM是設(shè)計(jì)到內(nèi)部的扭矩信號(hào)分析和溝通中央計(jì)算機(jī)，無(wú)線時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。唯一的計(jì)算工具和機(jī)械部件的TbMM本文介紹了。應(yīng)設(shè)計(jì)為T(mén)bMM電子SEP-arately考慮現(xiàn)有的商業(yè)組件和合法的通信平臺(tái)。在下面的章節(jié)中，提出的理論背景，計(jì)算工具，機(jī)械設(shè)計(jì)，集成系統(tǒng)的建議操作，實(shí)驗(yàn)設(shè)置，結(jié)果和建議TbMM結(jié)束。理論背景：在本節(jié)中，標(biāo)準(zhǔn)差，方差，S-變換，Teager，凱澤算法術(shù)（TKA），壓電陶瓷的壓電材料和力測(cè)量的字符特征將簡(jiǎn)要討論。在這項(xiàng)研究中的加工分析包（MAP）開(kāi)發(fā)利用MATLAB的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)的方差是用下面的公式計(jì)算其中，為標(biāo)準(zhǔn)偏差。習(xí)近平是具有n個(gè)樣品的數(shù)據(jù)。x是對(duì)樣品的平均水平。很短的時(shí)間傅里葉變換（STFT）的x（t）的時(shí)間序列IZE視覺(jué)信號(hào)的時(shí)頻域特性的變化與下列公式計(jì)算：其中，T和F的時(shí)間和頻率。W表示數(shù)據(jù)的不同部分傅里葉變換（FT）的計(jì)算。這就是所謂的翻譯窗口。此窗口的位置是（次）。STFT的時(shí)間和頻率分辨率的矛盾。斯托克韋爾（斯托克韋爾等，1996年）用一個(gè)特殊的窗口。窗口的高度和寬度隨頻率的改變，同時(shí)獲得最佳的頻率和時(shí)域的決議：3方程的逆（3）提供了原始時(shí)間序列X（t），S-轉(zhuǎn)型提供了出色的信號(hào)特征信息；但是，它需要許多calculations.A簡(jiǎn)單的微控制器或DSP可以在很短的時(shí)間內(nèi)不執(zhí)行的計(jì)算關(guān)系和分析。當(dāng)振動(dòng)的發(fā)展，增長(zhǎng)幅度振蕩的結(jié)構(gòu)模式之一。teager凱撒的混合進(jìn)化計(jì)算米（TKA）的弗蘭克排（2010），Maragos等。（1993年），Vakman（1996年）的純正弦波，通過(guò)使用下列公式計(jì)算的頻率和幅度：其中，T為采樣間隔。其中，F(xiàn)和一個(gè)信號(hào)的頻率和振幅分別。壓電材料產(chǎn)生時(shí)，其原始形狀改變施加張力，剪切或壓縮錫安（APC國(guó)際有限公司2002年）的費(fèi)用。所產(chǎn)生的費(fèi)用是成正比的應(yīng)變。稱重傳感器是建立適用于外部負(fù)載的一部分，他們的壓電元件（2005年圖liola和比斯利。燕等人，2004年）。匹配電荷放大器可轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電壓根據(jù)選定的增益，線性化系統(tǒng)的特征，并提供用戶數(shù)時(shí)間常數(shù)的選擇，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)測(cè)量費(fèi)。壓電片已沒(méi)有收費(fèi)用于測(cè)量應(yīng)變振幅（Sirohi和喬普拉2000。Yenilmez等人，2007年）。在這種情況下，壓電元件，而不是只建立一個(gè)負(fù)責(zé)，就像一個(gè)能量收割機(jī)使用。降低成本，復(fù)雜性和重量測(cè)量系統(tǒng)；然而，傳感器的響應(yīng)特性受到損害。壓電復(fù)合材料產(chǎn)生大量的電荷，當(dāng)他們受到部隊(duì)（Yapici等，2007）。其特征的抽動(dòng)可能會(huì)有所調(diào)整，選擇密度和方向產(chǎn)生更多EF電力比傳統(tǒng)TRIC復(fù)合iently.為能量收集應(yīng)用和應(yīng)變遙感（Yenilmez：等200for讀取數(shù)據(jù)的最佳選擇。不同長(zhǎng)度，構(gòu)成較小的REP-7）。在這項(xiàng)研究中，地圖是使用MATLAB腳本在不同長(zhǎng)度的讀取數(shù)據(jù)，執(zhí)行S-變換，光譜特性計(jì)算，估計(jì)從4個(gè)樣品的幅度和頻率使用，并模擬該控制器的輸出。此外，基本功能和信號(hào)處理工具箱的MATLAB軟件包被用于估計(jì)功率譜（快速傅立葉變換（FFT），平方的連貫性，頻率響應(yīng)估計(jì)（信號(hào)處理2008）。刀具剩下的使用壽命估算程序推薦：4我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)（請(qǐng)參閱詳情“與磨損的扭矩特性的變化”），扭矩增加的時(shí)間或后刀面磨損的增長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)差的增量。在這項(xiàng)研究中，采用由兩個(gè)直線的解析表達(dá)式，以防止使用任何指數(shù)或其他復(fù)雜的功能，這會(huì)增加處理器和程序的大小的計(jì)算負(fù)載。一個(gè)表達(dá)式所表示的關(guān)系從開(kāi)始的過(guò)渡點(diǎn)，其余刀具壽命，而其他的表達(dá)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)是在我們的測(cè)試工具壽命的2/3左右。該控制器的編程，唯一的開(kāi)始，寧，過(guò)渡點(diǎn)和刀具壽命結(jié)束的扭矩值是必要的。扭矩的標(biāo)準(zhǔn)偏差和刀具壽命之間的關(guān)系，用以下公式表示：其中，T是扭矩。扭矩的標(biāo)準(zhǔn)偏差（T）表示。時(shí)間是t。TTP對(duì)應(yīng)切廷那里的坡度標(biāo)準(zhǔn)差的變化。這一點(diǎn)，可以選擇約2/3的刀具壽命。在我們的例子中，我們選擇了TTP10560時(shí)的刀具壽命為14,400小號(hào)。其余的工具，生活在任何時(shí)間（tremaining生活）（t）是由下列公式估計(jì)：刀具壽命的tfull-life（T（TTP）是刀具壽命達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)的扭矩值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。要獲得方程的系數(shù)。（9）和（10），用戶應(yīng)收集選定的切削實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)條件工具，直到完全耗盡。一旦刀具磨損，用戶將確定典型的刀具壽命。應(yīng)選擇的TTP2/3rd周圍的刀具壽命。應(yīng)計(jì)算的扭矩標(biāo)準(zhǔn)偏差三例實(shí)驗(yàn)的扭矩測(cè)量。這些是新的工具時(shí)，當(dāng)?shù)毒叩竭_(dá)TTP該工具完全耗盡。A1和M1將計(jì)算分離自T=0和T=TTP確定的標(biāo)準(zhǔn)偏差值。同樣，A2和M2將計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差值確定為T(mén)=TTP和T=tfull系數(shù)計(jì)算該式?？梢杂脕?lái)估計(jì)在任何給定的（T）值選定的切削條件下，保持刀具壽命。建議振動(dòng)檢測(cè)程序。建議振動(dòng)檢測(cè)算法過(guò)濾與高通濾波器，以消除刀刃加工活動(dòng)所造成的強(qiáng)迫振動(dòng)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)。顫振頻率是300赫茲以上，許多millifilter被選定在這項(xiàng)研究中，在250赫茲頻率和錯(cuò)誤操作時(shí)。截止頻率的信號(hào)四階