大型轴承座铣削加工过程中数字孪生监控系统研究
在大型轴承座加工铣削加工过程中，刀具相对工件刚度低，容易引发颤振。振动较大时会使刀具作用不到工件，不能去除材料，严重的可使刀具嵌入工件造成两者报废，同时由于编程错误或操作失误会使刀具或刀柄与工件或工作台发生碰撞，可能会损坏机床零部件致使机床加工精度降低，导致经济损失甚至人员伤亡。所以铣削加工过程中的颤振监控以及机床撞刀保护问题是非常重要的话题。针对以上问题本文引入数字孪生技术搭建了数字孪生监控系统，主要研究内容如下： 首先，进行了数字孪生虚拟系统总体方案设计。结合机床实际参数使用UG作为三维模型搭建工具建立三维模型并利用3d Max进行渲染；利用Unity3D对数字孪生虚拟系统进行搭建，对虚拟机床的换刀功能、NC代码解析功能、位姿控制等功能进行设计与开发。 其次，建立动态铣削力模型和刚性件铣削动力学模型。通过实验的方法得到模态参数和铣削力系数，进而建立稳定性叶瓣图。根据稳定性叶瓣图选取稳定边界的切削参数进行铣削实验并测得加速度信号，根据边界加速度信号进行函数拟合，得到数字孪生监控系统的自适应监控阈值。 再次，针对机床主轴位置、转速、加速度等信号的采集问题提出数据采集总体方案，并利用OPC UA协议和LabVIEW采集上述信号。基于数字孪生技术提出解决机床刀具防碰撞技术以及颤振预警报警技术，对实际加工进行指导。提出基于MySQL数据库的驱动更新数据库进行更新数字孪生虚拟系统模型。 最后，根据系统要求，进行UI界面的开发，分别开发了登录界面、主界面、各功能界面。对数字孪生监控系统进行机床物理状态实时映射测试和主轴颤振预警报警测试。对数据库的数据传输进行测试，保证数据的传输。
轴承座;铣削加工;数字孪生;监控系统
哈尔滨理工大学
硕士
机械工程
刘献礼
2022
中文
TG54
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）