Évaluation d'un trois

Aug 22, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16813 (2022) Citer cet article

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Détails des métriques

La surveillance en ligne des conditions de coupe est essentielle dans la fabrication intelligente, et les vibrations sont l'un des signaux les plus efficaces pour surveiller les conditions d'usinage. Généralement, les accéléromètres filaires traditionnels doivent être installés sur une plate-forme immobile ou stable, telle qu'un porte-outil ou un banc de tour, pour détecter les vibrations. De telles méthodes d'installation entraîneraient des interférences sonores plus graves et un faible rapport signal/bruit sur les signaux, ce qui entraînerait une moindre sensibilité aux informations précieuses. Par conséquent, cette étude a développé un nouveau système de détection sans fil sur le rotor (ORS) à trois axes pour surveiller le processus de tournage. Le nœud de capteur accéléromètre du système microélectromécanique (MEMS) peut être monté sur une pièce en rotation ou sur un rotor de broche et est plus sensible dans la détection des vibrations de l'ensemble du système de rotor sans aucune modification du système de tour ni interférence dans la procédure de coupe. Le processeur, l'acquisition de données et les modules Bluetooth Low Energy (BLE) 5.0+ ont été développés et débogués pour coopérer avec un accéléromètre triaxial piézoélectrique, avec une amplitude de vibration ne dépassant pas ± 16 g. Une série de tests de tournage ont été effectués et les résultats ont été comparés à ceux des accéléromètres filaires commerciaux, ce qui a prouvé que le système ORS peut mesurer le signal de vibration du système de rotor de manière plus efficace et plus sensible que les accéléromètres filaires, démontrant ainsi la surveillance précise de l'usinage. paramètres.

La découpe est l’une des technologies de fabrication les plus essentielles et fondamentales1. La surveillance en ligne du processus de découpe est essentielle pour améliorer l'efficacité de la production, la qualité des produits et les performances économiques. Cependant, l’acquisition d’un signal est la première et la plus cruciale étape, et la qualité du signal acquis détermine directement la précision des processus ultérieurs. Par conséquent, le développement de capteurs de surveillance intelligents pour la surveillance en ligne du processus de découpe est devenu un enjeu important2.

Divers capteurs indirects ont été utilisés pour acquérir des informations dynamiques3,4 ; cependant, tous ces systèmes de capteurs nécessitent généralement des câbles pour la transmission des données et l'alimentation électrique, ainsi que des équipements spéciaux d'acquisition de données, ce qui limite l'installation de systèmes de capteurs. De plus, les systèmes de capteurs commerciaux sont généralement trop coûteux à utiliser pour les usines conventionnelles. Pour pallier ces limites, la conception et le développement de capteurs intégrés ont récemment suscité l'intérêt de plusieurs chercheurs.

En 1997, Santochi et al.5 ont décrit un nouveau concept d'outils de coupe avec l'intégration de jauges de contrainte pour capteurs à l'intérieur de la tige de l'outil afin de mesurer les forces lors des opérations de tournage. Goyal et al.6 ont fabriqué un système de capteur sans contact à faible coût pour détecter les signaux de vibration des roulements défectueux. Albrecht et al.7 ont présenté une méthode pour mesurer les forces de coupe provenant des déplacements des arbres de broche en rotation. De Oliveira et al.3 et Rizal et al.8 ont conçu un prototype fonctionnel d'un dynamomètre hybride monté sur un élément de détection de force de nouvelle conception. Liu a conçu et construit un dynamomètre monté sur une broche rotative basée sur un réseau de Bragg à fibre9. Ting et coll. conçu et fabriqué un capteur multi-axes en film de fluorure de polyvinylidène10.

Récemment, compte tenu des avantages des composants piézocéramiques en termes de rigidité et de sensibilité, ils ont été utilisés comme capteurs en raison de leur excellent potentiel de miniaturisation et d'intégration de capteurs pour le contrôle des vibrations et la surveillance des opérations de coupe11. Qin et al.12 ont conçu un système intégré de mesure de la force de coupe pour mesurer la force axiale et le couple dans le processus de fraisage, basé sur les capteurs du système microélectromécanique piézorésistif (MEMS). Chen et al.13 ont conçu des outils de tournage innovants basés sur le film piézoélectrique. Drossel et al.14 ont présenté un concept de capteur basé sur des capteurs à film piézoélectrique montés directement sur l'outil de fraisage derrière la plaquette indexable.