基于紅外熱成像技術(shù)的切削加工熱分析和溫度場(chǎng)建模.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械加工正朝著高速化、高精度化、高智能化方向發(fā)展，對(duì)機(jī)床的加工性能提出了越來(lái)越高的要求。在高精密機(jī)械加工過(guò)程中，由于熱變形引起的加工誤差約占總制造誤差的40％-70％，因此對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)和控制是保證加工精度的必要手段。在回轉(zhuǎn)切削加工過(guò)程中，由刀具與工件的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切削熱及切削區(qū)的溫度無(wú)法直接采用接觸式傳感器測(cè)量，非觸式紅外熱成像技術(shù)以其獨(dú)有的響應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、可實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在切削熱

2、檢測(cè)這一領(lǐng)域中。但目前這一技術(shù)還存在如紅外成像系統(tǒng)自身性能不穩(wěn)定、易受外界環(huán)境影響等問(wèn)題，這些都導(dǎo)致其所成圖像存在噪聲大、均勻性差、對(duì)比度低、視覺(jué)效果不佳等缺點(diǎn)，有必要對(duì)其進(jìn)行研究。
　　針對(duì)切削加工過(guò)程溫度場(chǎng)的分布情況，本文采用美國(guó)FLIR SYSTEMS公司研制的Thermo Vision A315系列紅外熱像儀，重點(diǎn)研究了主軸轉(zhuǎn)速對(duì)溫度場(chǎng)的影響，并與ANSYS有限元法計(jì)算結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果作比較，結(jié)果表明本文采用的紅外圖像測(cè)

3、溫法是可行的。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)在紅外成像技術(shù)發(fā)展、紅外成像機(jī)理和紅外圖像處理算法的理論基礎(chǔ)上，本文采用紅外熱成像測(cè)溫法建立切削加工過(guò)程溫度場(chǎng)的方案。
　　(2)針對(duì)紅外熱像儀由于成像機(jī)理和系統(tǒng)自身不穩(wěn)定導(dǎo)致的測(cè)溫精度差這一問(wèn)題，在不同材料、連續(xù)溫升條件下進(jìn)行了大量的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，建立了實(shí)際溫度與紅外圖像灰度值之間的映射關(guān)系，從而獲得準(zhǔn)確的實(shí)際溫度值。
　　(3)為了解決紅外圖像存在的噪聲大、均勻性差、對(duì)