基于Web的高速切削稳定性知识库研究

论文摘要

高速切削加工技术是近年来迅速崛起的一项先进制造技术,具有高效率,高精度和低成本的突出优势,在现代加工制造中应用日益广泛。随着切削速度的提高,切削过程中产生的振动,尤其是自激振动,严重影响切削效率,表面质量,刀具寿命,往往导致大量的高速高性能机床发挥不出最大的加工效能。预防和控制振动的传统方式,主要依赖切削过程中的经验和经过简化的理论模型进行模拟分析,难以满足实际切削过程中发生振动时的控制要求。知识的集成化、控制的智能化是制造业发展的一个主要方向。本课题将专家系统中的知识库系统引入到切削过程稳定性控制中,研究了基于Web的高速切削稳定性知识库系统。该系统可以给出测试切削加工系统的方法,根据测试的结果,进行动态仿真,得到稳定性lobe图和切削力。如果在切削过程中出现振动,利用振动故障推理机进行推理,可得出发生振动的原因和控制振动的方法。在切削过程中所用到的测试方法,振动控制措施以及仿真所用的切削系数可在知识库中检索到。本课题主要完成了以下几个方面的研究工作:1)综述分析高速切削过程中的振动理论,振动动力学模型,影响切削过程稳定性的要素,控制切削振动的措施,切削加工系统动态性能测试方法等。2)研究车削、铣削过程中切削力,稳定性lobe图的建模仿真方法。并根据模型对影响切削力和稳定性的因素进行分析。通过稳定性lobe图的仿真可以选择最佳的切削参数,根据选择的切削参数进行切削力仿真。3)研究建立切削稳定性知识库系统的关键技术,如切削振动知识的分类、切削振动知识的表达方法、推理方法、基于Web的MATLAB仿真技术、数据库技术在仿真系统中的应用等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 论文中的主要符号及意义
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的及意义
• 1.2 课题背景及国内外研究现状
• 1.2.1 高速切削加工技术
• 1.2.2 高速切削过程中振动及稳定性研究
• 1.2.3 切削数据库的研究与应用现状
• 1.2.4 基于Web的仿真系统的研究与应用现状
• 1.3 目前存在的主要问题
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第2章 高速切削振动及切削稳定性研究
• 2.1 高速切削系统振动原因分析
• 2.2 高速切削系统颤振机理与动力学模型
• 2.2.1 再生颤振的产生过程
• 2.2.2 再生颤振的非线性分析
• 2.2.3 再生颤振的机理分析
• 2.2.4 切削动力学模型及切削系统的传递函数
• 2.3 切削振动的诊断和消减
• 2.3.1 切削过程振动诊断方法
• 2.3.2 颤振特性的影响因素和改善措施
• 2.3.3 切削颤振的在线抑制
• 2.4 本章小结
• 第3章 高速车削加工稳定性研究
• 3.1 车削切削动力学力仿真
• 3.2 车削稳定性lobe图的仿真
• 3.3 振动方程中系统参数的确定
• 3.4 车削的振动特征及抑制方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 高速铣削加工稳定性研究
• 4.1 高速铣削切削力建模仿真
• 4.1.1 铣削力经验模型的建立
• 4.1.2 铣削力理论模型
• 4.1.3 切削力作用系数的求法
• 4.1.4 切入角的计算
• 4.2 高速铣削过程稳定性lobe图仿真
• 4.3 陀螺效应对稳定性的影响
• 4.4 铣削稳定性参数的求法
• 4.5 铣床振动的特点
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于Web的高速切削稳定性知识库研究
• 5.1 知识库的主要功能
• 5.1.1 切削稳定性基础知识查询功能
• 5.1.2 切削参数分析方法和对切削过程影响分析查询功能
• 5.1.3 切削力在线仿真功能
• 5.1.4 稳定性lobe图绘制功能
• 5.1.5 提高稳定性专家经验查询功能
• 5.1.6 系统管理功能
• 5.2 切削稳定性知识库的结构设计
• 5.3 知识的分类，来源，表示方法
• 5.3.1 知识的分类
• 5.3.2 知识库中知识的来源与评价
• 5.3.3 切削稳定性知识的表示方法
• 5.4 数据库在物理仿真系统中的应用
• 5.4.1 仿真系统中数据库组成
• 5.4.2 数据库的开发环境和数据库联接技术
• 5.5 基于Web的切削过程仿真系统研究
• 5.5.1 基于Web的MATLAB应用
• 5.5.2 基于MATLAB Web的切削过程远程仿真实现
• 5.6 切削振动故障诊断的推理策略
• 5.6.1 推理机概述
• 5.6.2 切削振动故障诊断推理策略
• 5.7 高速切削稳定性知识库的管理与维护
• 5.8 高速切削稳定性知识库界面设计
• 5.9 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表