Оценка на тройку

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 16813 (2022) Цитировать эту статью

702 доступа

Подробности о метриках

Онлайн-мониторинг условий резания необходим для интеллектуального производства, а вибрация является одним из наиболее эффективных сигналов для мониторинга условий обработки. Как правило, традиционные проводные акселерометры следует устанавливать на неподвижной или устойчивой платформе, такой как держатель инструмента или станина токарного станка, для измерения вибраций. Такие методы установки приведут к тому, что сигналы будут подвергаться более серьезным шумовым помехам и низкому соотношению сигнал/шум, что приведет к меньшей чувствительности к ценной информации. Поэтому в ходе данного исследования была разработана новая трехосная беспроводная система обнаружения ротора (ORS) для мониторинга процесса поворота. Узел датчика акселерометра микроэлектромеханической системы (MEMS) может быть установлен на вращающейся заготовке или роторе шпинделя и более чувствителен при обнаружении вибраций всей системы ротора без какой-либо модификации системы токарного станка и вмешательства в процедуру резки. Разработаны и отлажены процессор, сбор данных и модули Bluetooth Low Energy (BLE) 5.0+ для взаимодействия с пьезоэлектрическим трехосным акселерометром, с амплитудой вибрации не более ±16 g. Была проведена серия испытаний на токарную обработку и результаты сравнены с результатами коммерческих проводных акселерометров, которые доказали, что система ORS может измерять сигнал вибрации роторной системы более эффективно и чувствительно, чем проводные акселерометры, тем самым демонстрируя точный контроль процесса обработки. параметры.

Резка – одна из наиболее важных и фундаментальных технологий производства1. Онлайн-мониторинг процесса резки необходим для повышения эффективности производства, качества продукции и экономических показателей. Однако получение сигнала является первым и наиболее важным шагом, а качество полученного сигнала напрямую определяет точность последующих процессов. Поэтому разработка интеллектуальных датчиков мониторинга для онлайн-мониторинга процесса резки стала важной проблемой2.

Для получения динамической информации использовались различные датчики косвенного воздействия3,4; однако для всех этих сенсорных систем обычно требуются провода для передачи данных и электропитания, а также специальное оборудование для сбора данных, что ограничивает установку сенсорных систем. Кроме того, коммерческие сенсорные системы обычно слишком дороги для использования на обычных заводах. Чтобы преодолеть эти ограничения, проектирование и разработка интегрированных датчиков недавно привлекли интерес нескольких исследователей.

В 1997 году Санточи и др.5 описали новую концепцию режущих инструментов со интеграцией тензодатчиков для датчиков внутри хвостовика инструмента для измерения сил при токарной обработке. Гоял и др.6 изготовили недорогую бесконтактную сенсорную систему для обнаружения неисправных сигналов вибрации подшипников. Альбрехт и др.7 представили метод измерения сил резания от смещения вращающихся валов шпинделя. Де Оливейра и др.3 и Ризал и др.8 разработали функциональный прототип гибридного динамометра, установленного на недавно разработанном чувствительном элементе. Лю спроектировал и сконструировал динамометр, установленный на вращающемся шпинделе на основе волоконной брэгговской решетки9. Тинг и др. разработал и изготовил многоосевой датчик из поливинилиденфторидной пленки10.

В последнее время, учитывая преимущества пьезокерамических компонентов с точки зрения жесткости и чувствительности, они стали использоваться в качестве датчиков благодаря их превосходному потенциалу в миниатюризации и интеграции датчиков для контроля вибрации и мониторинга операций резки11. Цинь и др.12 разработали интегрированную систему измерения силы резания для измерения осевой силы и крутящего момента в процессе фрезерования на основе датчиков пьезорезистивной микроэлектромеханической системы (MEMS). Чен и др.13 разработали инновационные токарные инструменты на основе пьезоэлектрической пленки. Дроссель и др.14 представили концепцию датчика, основанную на пьезоэлектрических пленочных датчиках, установленных непосредственно на фрезерном инструменте за сменной пластиной.