[發明專利]一種基于Logistic模型的數控機床刀具可靠性評估方法

無效

• 申請號: 201010603572.0
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102176217A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 何正嘉;訾艷陽;陳雪峰;李兵;張周鎖;陳保家
• 申請（專利權）人: 西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本發明涉及機械設備可靠性評估和剩余有效壽命預測應用研究方面，特別涉及一種基于Logistic模型的數控機床刀具可靠性評估方法。

背景技術

數控機床是當代機械制造業的主流設備，提高其設計可靠性、故障診斷的準確性和排故維修的有效性一直受到人們的高度重視。所以，加強數控設備監測及維修，提高設備的可靠性，降低數控機床故障發生率已是一個必須要解決的重要問題。

刀具系統作為數控裝備的一個重要部件，其可靠性必然會影響到整個裝備系統的加工效率和穩定性。對刀具壽命的精確估計和適時更換不僅可以降低生產成本，帶來顯著的經濟效益，還可以保證工件表面加工質量。

對于數控車床加工刀具，在ISO3685、ISO8688、ANSI/ASME?B94.55M、GB/T16461等標準中對其失效定義和壽命估計都是以磨損區域某點的值作為基準，最常用的指標是后刀面磨損量，這些數據都需要通過直接法測量。但是直接法存在價格昂貴、間斷測量、干擾加工等缺點，因此以振動信號為主要研究對象估計刀具磨損狀態的間接法得到了很大發展。實際加工過程中引起刀具振動的原因很多，除切削過程中的摩擦力變化、積屑瘤的時生時滅、金屬材料內部的硬度不均勻、刀具磨損及其他因素。刀具從鋒利到磨鈍的過程中，其振動信號的幅值和分布都會發生變化，所以對振動信號分析的主要目的在于通過相應的信號處理方法提取刀具磨損的顯著特征，并將這些特征與可靠性評估模型結合起來對刀具運行性能進行評估。

傳統的基于樣本壽命統計基礎上的可靠性分析方法得到的是設備的整體可靠性估計，對于正在運行的單臺或小批量設備來說，這些統計數據意義不大，人們更關心的是當前所用設備的壽命裕度和可靠性。設備退化信息能夠實時反映設備的運行性能、精度，準確判定設備的時間、動態特性，揭示產品失效與性能退化之間的關系。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于Logistic模型的數控機床刀具可靠性評估方法，將設備狀態信息引入到可靠性評估當中，更能反映設備的時間動態特性，且不需要估計特征指標的退化軌跡和分布函數，適合機床類退化失效型設備的服役性能評估。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于Logistic模型的數控機床刀具可靠性評估方法，包括以下步驟：

步驟一、信號分析和特征提取：通過實驗測取車刀加工過程中的振動信號和相應磨損量數據，利用正交小波基函數對振動信號進行小波包分解和重構，使得耦合在一起的多載波振動信號分解為兩個或兩個以上的單載波振動信號，計算特征頻帶信號時域特征；與刀具磨損量進行相關分析，提取刀具磨損量顯著指標，確定刀具失效閾值；

步驟二、利用步驟一中的刀具磨損狀態顯著指標建立logistic回歸模型，對正在運行的刀具進行可靠性評估指標和失效壽命預測。

步驟一中所述的信號分析和特征提取包括以下步驟：

一、小波包分解和重構

假設一個能量有限信號的尺寸空間為通過小包變換，被二進地分解成多個子空間。其迭代公式為：

其中，j(j≤0)為分解層次，表示正交分解，三個閉包空間分別對應的小波函數為ψ_n(t)，ψ_2n(t)和ψ_2n+1(t)，并滿足雙尺度方程：

ψ2n(t)=2Σk∈Zh(k)ψn(2t-k)]]>