摘 要

数控机床运行时保证其状态的平稳和正常，以及免除某些情况下机床非必要的停机，对于保障数控机床的运行安全、提高数控机床的加工质量和加工效率都具有十分重要的意义。

对数控机床的固定因素和变化因素使用Java平台通过机床部件的振动信号对数控机床进行在线监测，分析数控机床的运行状态便于采取相应措施。Java平台提供界面和人机交互通道，读取振动信号，对刀具工作状态、工件加工后精度和刀具磨损程度进行分析，以实现在线监测的目的。

本文首先对Eclipse和通过机床振动信号分析机床部件状态进行了解释，包括其基本原理、相关数据以及机床加工的工件精度的参数。在确定了监测对象和判断标准之后，使用Eclipse软件编写Java语言程序，开发可以显示刀具振动信号的图形界面,通过分析判断刀具是否正常，除此之外，可以通过工件参数分析工件变形的情况，并通过振动信号判断刀具的磨损程度。

关键词：数控机床；振动信号；刀具磨损；Java图形界面

Abstract

It’s necessary for CNC machine tools improving the quality and efficiency to ensure CNC machine tools the running smoothly at its normal state and to eliminate unnecessary machine downtime in some cases, and to protect the safe operation of CNC machine tools.

The Java platform is used for monitoring the CNC machine tools of which the state is judged by fixed factors, variables and vibration signal. In this way, it’s convenient to take appropriate measures after analyzing the operational status of CNC machine tools. The Java platform provides interfaces and human-computer interaction channel that read the vibration signal and analyze the tool operation, precision of the workpiece and tool wear, in order to achieve the purpose of online monitoring.

This article explained Eclipse and the way to analyze the the state of CNC machine tools based on vibration signal first. This section includes the basic principle, the data and the accuracy parameters of the workpiece. After determining the the object and criteria, developing a GUI to display the vibration signal in Java using the Eclipse software. we can determine whether a tool is normal by the analysis, in addition, analyze the degree of deformation of the workpiece according to its parameter and determine the degree of wear of the tool by the vibration signal.

Key words: CNC; Vibration signal; Tool wear; Java GUI

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 数控机床在线监测系统分析 1

1.3 数控机床在线监测系统的概述及发展现状 1

1.4 本文主要工作及文章结构 2

第2章 数控机床在线监测系统的理论研究 4

2.1 数控机床在线监测系统的工作原理 4

2.2 数控机床在线监测系统监测对象的选择 4

2.2.1 刀具振动信号 5

2.2.2 工件零件尺寸与装夹约束 5

2.2.3 工件加工参数 6

2.2.4 刀具参数 6

2.3 刀具磨损形态、过程和磨损标准 7

2.3.1 刀具磨损形态 7

2.3.2 刀具磨损过程 8

2.3.3 刀具磨钝标准 9

2.4 本章小结 9

第3章 Eclipse与Java语言编程简介 10

3.1 Eclipse简介 10

3.2 Java语言简介 10

3.3 Java图形界面 11

3.3.1 布局管理器 11

3.3.2 常用组件 13

3.3.3 事件处理监听器与接口函数 15

3.4 本章小结 16

第4章 基于Java的在线监测系统的设计 17

4.1 在线监测系统的界面 17

4.2 在线监测系统设计思路 20

4.3 设计要点 21

4.4 在线监测系统完善 22

第5章 总结与展望 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

工业4.0时代的到来，将会让智能化生产成为一种非常正常的事情。而数控机床在已经渗透到现代制造的各种领域的情况下，也将是推动生产智能化的关键一环^[1]。为了保证数控机床的正常运作，在线监测系统也随着各种相关技术的发展和成熟应运而生。此次设计通过Java开发图形界面，在程序中根据振动信号的在线监测对刀具的状态进行评估，通过加工参数分析工件精度，并能够由振动信号和对应照片分析刀具的磨损程度。保证刀具工作状态的正常和适当磨损程度，可以减小生产损耗、保证工件精度和生产的安全性。

1.2 数控机床在线监测系统分析

开发系统前首先要确定数控机床上的监测对象。在机床的加工的过程中，固定因素有机床、工件、刀具和加工方式，变化因素有切削三要素和刀具磨损^[2]。在线监测系统通过对这些因素进行数据采集、录入和分析，则可以判断机床的运行状态。本设计主要对工件和刀具进行监测，将其设置为监测对象。

通过振动信号，我们可以确定刀具的工作状态与其磨损程度，对于工件参数的分析，可以判断出机床加工的精度，综合而言，机床的工作状态也大致可以确定。为了提供对这些监测数据的可视化操作方法，使用Eclipse通过Java语言图形界面开发在线操作系统也很有必要。