| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第10-30页 |
| 1.1 课题提出背景及意义 | 第10-14页 |
| 1.1.1 加工装备和加工技术的现状及发展趋势 | 第10页 |
| 1.1.2 加工监控领域的国家战略和宏观政策 | 第10-12页 |
| 1.1.3 加工监控技术的行业需求和作用 | 第12页 |
| 1.1.4 课题来源及研究意义 | 第12-14页 |
| 1.2 国内外相关领域研究现状及发展趋势 | 第14-26页 |
| 1.2.1 数控加工工况监控研究现状 | 第14-19页 |
| 1.2.1.1 工况监测与故障诊断及复杂工况监控 | 第14页 |
| 1.2.1.2 监控对象及研究现状 | 第14-16页 |
| 1.2.1.3 已有的典型加工监控产品 | 第16-18页 |
| 1.2.1.4 数控加工监控存在的问题 | 第18-19页 |
| 1.2.2 虚拟测试技术的应用现状 | 第19-25页 |
| 1.2.2.1 物理测试存在的问题 | 第19-21页 |
| 1.2.2.2 虚拟测试的优点 | 第21-22页 |
| 1.2.2.3 虚拟测试技术的应用现状 | 第22-24页 |
| 1.2.2.4 虚拟测试技术发展趋势与展望 | 第24-25页 |
| 1.2.3 多传感器融合技术研究现状 | 第25-26页 |
| 1.2.3.1 传感器融合、信息融合和数据融合 | 第25页 |
| 1.2.3.2 多传感器融合技术应用现状 | 第25页 |
| 1.2.3.3 聚类融合控制在加工监控领域的应用现状 | 第25-26页 |
| 1.3 课题主要研究内容及论文框架 | 第26-30页 |
| 1.3.1 研究目标 | 第26页 |
| 1.3.2 课题主要研究内容 | 第26-28页 |
| 1.3.3 论文框架 | 第28-30页 |
| 第二章 高速数控车削加工复杂工况分析 | 第30-50页 |
| 2.1 高速数控车削加工工况的复杂性分析 | 第30-33页 |
| 2.1.1 制造系统复杂性及复杂工况概念 | 第30-32页 |
| 2.1.2 高速数控车削加工工况的复杂性描述 | 第32-33页 |
| 2.2 高速数控车削加工复杂工况分类及影响因素分析 | 第33-36页 |
| 2.2.1 按照加工形式和整体运行状态分类 | 第33-34页 |
| 2.2.2 按照加工系统的组成和整体运行状态分类 | 第34-36页 |
| 2.3 高速数控车削加工复杂工况机理分析 | 第36-46页 |
| 2.3.1 高速切削理论及机理 | 第36-37页 |
| 2.3.2 切削力产生机理 | 第37-39页 |
| 2.3.3 切削热与切削温度 | 第39页 |
| 2.3.4 切削振动及再生型颤振 | 第39-41页 |
| 2.3.5 刀具磨损形式与磨损机理 | 第41-46页 |
| 2.3.5.1 刀具磨损形式与磨钝标准 | 第41-43页 |
| 2.3.5.2 刀具磨损机理及数学模型 | 第43-46页 |
| 2.4 高速数控车削加工复杂工况的特点及集成监控要求 | 第46-48页 |
| 2.4.1 高速数控车削加工复杂工况的特点 | 第46-47页 |
| 2.4.2 高速数控车削复杂工况的集成监控要求 | 第47-48页 |
| 2.5 小结 | 第48-50页 |
| 第三章 高速数控车削加工复杂工况集成监控方法 | 第50-70页 |
| 3.1 常用加工工况物理监控方法与特点 | 第50-52页 |
| 3.2 高速数控车削加工复杂工况虚拟拟测方法 | 第52-55页 |
| 3.3 高速数控车削加工复杂工况聚类融合监控方法 | 第55-62页 |
| 3.3.1 聚类融合控制原理 | 第55-58页 |
| 3.3.2 高速数控车削加工复杂工况聚类融合控制方法 | 第58-59页 |
| 3.3.3 高速数控车削加工复杂工况聚类融合控制模型 | 第59-62页 |
| 3.4 高速数控车削加工复杂工况集成监控方法 | 第62-68页 |
| 3.4.1 复杂工况监控集成技术 | 第62-64页 |
| 3.4.2 高速数控车削加工复杂工况集成监控方法 | 第64-66页 |
| 3.4.3 高速数控车削加工复杂工况集成监控系统 | 第66-67页 |
| 3.4.4 基于虚拟测试与多传感器融合的复杂工况识别过程 | 第67-68页 |
| 3.5 小结 | 第68-70页 |
| 第四章 高速数控车削加工复杂工况预测 | 第70-98页 |
| 4.1 高速数控车削加工稳定性切削工况条件虚拟测试 | 第70-80页 |
| 4.1.1 高速数控车削加工系统颤振主振体分析 | 第71页 |
| 4.1.2 动态固有特性测试的工况条件设计及测试流程 | 第71-72页 |
| 4.1.3 动态固有特性虚拟测试结果与验证 | 第72-75页 |
| 4.1.3.1 动态固有特性虚拟测试结果 | 第72-74页 |
| 4.1.3.2 动态固有特性虚拟测试结果验证 | 第74-75页 |
| 4.1.4 高速数控车削加工稳定性切削工况条件计算 | 第75-80页 |
| 4.2 高速车削过程有限元仿真与车削工况虚拟测试 | 第80-87页 |
| 4.2.1 切削过程热力耦合有限元模型 | 第80-82页 |
| 4.2.2 高速车削过程有限元仿真方法 | 第82-85页 |
| 4.2.3 复杂工况虚拟测试流程及工况条件设计 | 第85-87页 |
| 4.3 复杂工况预测及结果分析 | 第87-97页 |
| 4.3.1 切削速度对切削工况的影响分析 | 第87-90页 |
| 4.3.2 进给量对切削工况的影响分析 | 第90-92页 |
| 4.3.3 背吃刀量对切削工况的影响分析 | 第92-95页 |
| 4.3.4 高速车削过程工况虚拟测试方法验证 | 第95-97页 |
| 4.4 小结 | 第97-98页 |
| 第五章 高速数控车削加工复杂工况集成监控关键技术 | 第98-138页 |
| 5.1 加工工况多传感器信息处理技术 | 第98-107页 |
| 5.1.1 工况特征参量的选取 | 第99-100页 |
| 5.1.2 工况特征的提取方法 | 第100-102页 |
| 5.1.2.1 常用特征提取方法及特点比较 | 第100-102页 |
| 5.1.2.2 小波变换及小波包变换 | 第102页 |
| 5.1.3 工况特征的绛维方法 | 第102-106页 |
| 5.1.3.1 常用特征选取方法及特点比较 | 第103页 |
| 5.1.3.2 主元分析法 | 第103-106页 |
| 5.1.4 工况特征的信息融合方法 | 第106-107页 |
| 5.1.4.1 常用融合方法 | 第106-107页 |
| 5.1.4.2 复杂工况 BP 神经网络识别方法 | 第107页 |
| 5.2 刀具状态实时监控方法 | 第107-116页 |
| 5.2.1 振动信号特征提取 | 第107-111页 |
| 5.2.1.1 振动信号的时域特征 | 第107-108页 |
| 5.2.1.2 振动信号的频域特征 | 第108-109页 |
| 5.2.1.3 振动信号的小波包分析 | 第109-111页 |
| 5.2.2 功率信号特征提取 | 第111-113页 |
| 5.2.2.1 功率信号时域特征 | 第111-112页 |
| 5.2.2.2 功率信号频域处理 | 第112-113页 |
| 5.2.2.3 功率信号的小波包特征提取 | 第113页 |
| 5.2.3 刀具工况识别 | 第113-116页 |
| 5.2.3.1 基于振动信号的刀具工况识别 | 第114页 |
| 5.2.3.2 基于主轴电机电流信号的刀具工况识别 | 第114-115页 |
| 5.2.3.3 基于振动信号与主轴电机电流信号特征融合的刀具工况识别 | 第115页 |
| 5.2.3.4 基于 PCA 的多信号特征融合刀具工况识别 | 第115-116页 |
| 5.3 基于多视觉特征融合的刀具状态视诊方法 | 第116-122页 |
| 5.3.1 刀具样本及特征提取 | 第117-118页 |
| 5.3.2 刀具状态识别及结果分析 | 第118-122页 |
| 5.3.2.1 基于颜色特征的刀具状态识别 | 第118-119页 |
| 5.3.2.2 基于纹理特征的刀具状态识别 | 第119-120页 |
| 5.3.2.3 基于形状特征的刀具状态识别 | 第120页 |
| 5.3.2.4 多视觉特征融合的刀具状态识别 | 第120-121页 |
| 5.3.2.5 基于 PCA 分析和多视觉特征融合的刀具状态识别 | 第121-122页 |
| 5.4 高速数控车削加工集成在线检测技术 | 第122-136页 |
| 5.4.1 在线检测系统组成及工作原理 | 第123-124页 |
| 5.4.2 在线检测系统误差标定方法研究 | 第124-128页 |
| 5.4.2.1 在线检测系统误差分析 | 第125-127页 |
| 5.4.2.2 测头垂直于主轴轴线时的标定方法 | 第127页 |
| 5.4.2.3 测头平行于主轴轴线时的标定方法 | 第127-128页 |
| 5.4.3 在线检测测量工作空间和测量工艺分析 | 第128-130页 |
| 5.4.4 在线检测工艺自动规划及集成在线检测功能开发 | 第130-135页 |
| 5.4.4.1 测头标定程序 | 第130-131页 |
| 5.4.4.2 基准测量程序及原点快速找正 | 第131-132页 |
| 5.4.4.3 几何元素测量原理及程序 | 第132-134页 |
| 5.4.4.4 工件加工尺寸偏差自动修正 | 第134-135页 |
| 5.4.5 高速车削加工与在线检测工艺柔性重组 | 第135-136页 |
| 5.5 小结 | 第136-138页 |
| 第六章 高速数控车削复杂工况集成监控系统开发及应用 | 第138-158页 |
| 6.1 高速数控车削加工复杂工况集成监控系统组成及工作原理 | 第138-141页 |
| 6.2 机器视觉集成监控子系统 | 第141-145页 |
| 6.2.1 图像信息采集硬件 | 第141-143页 |
| 6.2.2 图像信息采集与处理软件 | 第143-144页 |
| 6.2.2.1 嵌入式监控单元软件系统 | 第143-144页 |
| 6.2.2.2 上位机集成监控软件系统 | 第144页 |
| 6.2.3 与 840D/828D 数控系统的集成 | 第144-145页 |
| 6.3 复杂工况多传感器实时监控子系统 | 第145-148页 |
| 6.3.1 振动传感器和功率传感器选型及安装位置 | 第145-146页 |
| 6.3.2 复杂工况信息采集与传输软硬件系统设计 | 第146-148页 |
| 6.3.2.1 复杂工况多传感器嵌入式控制系统的硬件集成 | 第146-147页 |
| 6.3.2.2 复杂工况多传感器监控系统软件 | 第147-148页 |
| 6.3.2.3 嵌入式控制系统与 PLC 的通讯实现 | 第148页 |
| 6.4 在线检测软硬件集成子系统 | 第148-150页 |
| 6.5 集成监控系统与 CNC 的无缝集成 | 第150-152页 |
| 6.6 高速数控车削加工复杂工况集成监控应用实例 | 第152-157页 |
| 6.6.1 应用实例一 | 第153-156页 |
| 6.6.2 应用实例二 | 第156-157页 |
| 6.7 小结 | 第157-158页 |
| 第七章 结论 | 第158-160页 |
| 参考文献 | 第160-168页 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 | 第168-170页 |
| 致谢 | 第170页 |
