《切削力光纖光柵感測檢測新原理和新方法》是依託武漢理工大學，由劉明堯擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：切削力光纖光柵感測檢測新原理和新方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉明堯
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
切削力是描述機械加工時切屑去除過程的重要參數，其精確測量是判斷加工狀態、實現加工過程智慧型化和加工過程控制、提高加工系統可靠性的重要基礎。本項目針對切削力難以在實際加工過程中長期線上檢測的突出問題，提出切削力光纖光柵感測檢測的新原理與新方法，研究切削力感知、轉換及信息處理中的科學和技術問題。主要研究內容是：通過對切削力轉換複合感測結構及界面力學特性的研究，揭示其應變分布規律，建立切削力-應變傳遞模型；通過對切削力感知過程中光-熱耦合和力-熱耦合與測量誤差傳遞規律的研究，提出誤差解耦補償方法；通過對感測網路和數據傳輸與處理方法的研究，提出切削力數據傳輸與融合理論及分散式信息的處理方法；建立一套銑削力光纖光柵感測檢測實驗系統，測試其靜動態特性參數，通過加工實驗驗證其準確性和可靠性。開展本項目研究的目標是創建切削力光纖光柵感測檢測新原理和新方法，為加工過程的狀態監測開闢一個新的方向。
結題摘要
切削力是描述切削加工過程的重要參數，其精確測量是估計加工狀態，實現加工過程智慧型控制，提高加工精度及加工系統可靠性的重要基礎。項目針對切削力難以在實際加工過程中長期線上監測的突出問題，綜合利用光纖光柵抗電磁干擾、耐惡劣環境、易實現多點多參分散式測量的優點，提出切削力光纖光柵感測檢測的新原理和新方法。 針對切削力測量的特點和加工形式的不同，提出了基於八角環、圓環、Г梁等切削力轉換光纖光柵複合感測結構，分析了其應變場分布及耦合規律；針對複合感測結構的界面特徵，分析了界面結構對應變傳遞的影響規律，建立了複合感測結構的切削力-應變傳遞數學模型；針對複合感測結構受溫度影響產生測量誤差，研究了複合感測結構的力-熱耦合、光-熱耦合對應變傳遞的影響規律，建立了複合感測結構的熱誤差耦合模型，提出了熱誤差補償方法，結果表明能有效消除變溫干擾，提高測量精度；針對光纖光柵、保護層、膠體、基體組成的四層感知結構，建立了四層感知結構動應變傳遞結構動力學模型，分析了動應變傳遞規律。針對分散式光纖光柵數據傳輸效率與同步，提出了高速光纖光柵數據傳輸模型。針對光柵數據處理，研究了同一複合結構上的不同光柵信號的特徵規律，提出了基於複合結構特徵的光柵失效故障辨識方法。 研製了一套工作檯式銑削力光纖光柵感測檢測實驗裝置和一套主軸集成式光纖光柵切削力測量實驗裝置，分別進行了八角環複合感測結構切削力-應變傳遞模型、誤差模型實驗研究，Γ梁複合感測結構切削力-應變傳遞模型、誤差模型的實驗研究，實驗結果能夠很好的吻合理論計算值，驗證了所提模型的正確性。進行了系統剛度、固有頻率、靈敏度、線性度、重複性等動靜態標定實驗，性能指標滿足設計要求。 項目所形成的切削力光纖光柵檢測中的模型和方法，為切削力線上監測提供了新的技術手段，為切削力光纖光柵感測檢測系統的套用奠定了理論基礎。
