基于SPA技术的高速切削加工参数优化与应用的研究-机械制造及其自动化专业论文.docxVIP

A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Research on Key Technologies of HSM Based On SPA Submitted by Name Zhao Liugen Supervised by Professor Name Jing Xuwen Jiangsu University of Science and Technology March, 2012 江苏科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 江苏科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： (1)必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 (2)不必威体育官网网址□。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 摘要 摘 要 随着全球经济的复苏，制造加工业的需求日益增加，而作为现代机械制造业主要 生产方式之一的高速切削，具有成本低、切削效率高以及加工件表面质量好等优点， 正广泛应用于多个领域。但目前高速切削加工技术仍存在诸多问题，例如：切削研究 多是针对特定的工艺条件，研究成果的通用性较差；高速切削是个复杂的物理化学过 程，而现有研究针对其物理化学机理的探索方面已到达瓶颈状态；控制加工质量和加 工成本始终是高速切削研究的永恒目标，而以往的研究大多都浪费在了多次重复检查 错误中，工作效率低下。针对高速切削加工的以上难题，本文主要研究内容如下： （1）从实际需求出发设计可行的实验方案，提出了均匀设计和正交设计逐步数据 采集方法，在获得实验数据的同时，尽量减少试验次数，有效的控制了实验成本。 （2）采用 MATLAB 的数学模型处理功能，设计了一种数据处理方案，用多种常 用的数学模型同时对采集到的数据进行拟合、预测，通过设定适当的参数指标来比对 所有模型的一致性，以获得最优模型，解决了以往研究中数学模型通用性差的问题。 （3）针对前阶段优化得到的最优加工工艺，将统计过程控制理论（SPC）运用到 高速切削加工工艺的监测中，提出了一种高速切削加工在线监控的思路。首先分析控 制图判断过程是否可控，再进行过程能力评价，最后利用控制图对切削过程进行监控， 若有异常则作出快速判断，避免了实际生产中靠事后检查去发现问题的被动局面，使 整个切削加工过程处于事先预防的状态。 （4）在上一阶段 SPC 控制的基础上，运用神经网络对 SPC 判断的异常情形进行 故障诊断，使得统计过程调整（SPA）得以实现。对高速切削加工故障类型进行条件 简化，选用合理的故障类型和系统输入特征，建立概率神经网络，并对数据进行训练、 分类，使得复杂的切削故障类型得到较好的诊断。 （5）采用 Matlab 软件作为开发平台，利用其矩阵处理功能对实验数据进行处理， 并完成 SPC 控制图的绘制，运用神经网络功能模块完成故障诊断的开发。 本课题通过理论分析、模型处理以及平台开发，对于高速切削加工有以下改进效 果：有效解决了高速切削数据分析通用性差的难题；同时采用统计学数据处理避开了 物理化学机理研究的不精确性；运用统计过程控制及神经网络故障诊断来预防切削加 工事后的被动检查。 关键词：高速切削加工； 多数学模型拟合； 统计过程控制；神经网络故障诊断 Abstract Abstract With the global economic recovery, the demand of manufacturing industries gradually increasing. High-speed cutting as one of the main mode of production in modern manufacturing industries, which has become an important trend. However, there are still many problems in High-speed cutting field. First