[發明專利]基于聲發射信號的銑削加工表面粗糙度在線預測方法

有效

• 申請號: 201310334856.8
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103394972A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 熊巍;李郝林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

1.一種基于聲發射信號的銑削加工表面粗糙度在線預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）安裝連接聲發射傳感器

在被銑削加工零件（4）上或者附近安裝一個聲發射傳感器（5），利用聲發射傳感器對銑削加工進行在線監測；聲發射傳感器（5）的信號輸出端，通過數據采集裝置（6）與計算機（7）相連；

2）獲取理論銑屑厚度變化曲線的頻域特征

通過計算機計算并模擬出被銑削加工零件（4）在銑削加工時的理論銑屑厚度變化的時域曲線及時域曲線圖，通過計算機分析和處理，得到理論銑屑厚度變化曲線的頻域特征；

3）獲取銑削加工時的聲發射信號的頻域特征

被銑削加工零件（4）在銑削加工時，通過數據采集裝置（6）和計算機（7）采集并記錄下被銑削加工零件（4）在銑削加工時所釋放出的聲發射信號，同時，通過計算機對所采集到的聲發射信號進行分析和處理，得到所采集到的聲發射信號的頻域特征；

4）預測銑削加工表面粗糙度值

對比和計算被銑削加工零件（4）在銑削加工時的聲發射信號的頻域特征與其理論銑屑厚度變化曲線的頻域特征之間的差異，來預測銑削加工表面粗糙度的大小。

2.根據權利要求1所述的基于聲發射信號的銑削加工表面粗糙度在線預測方法，其特征在于，上述第二步驟中將理論銑屑厚度變化時域曲線及時域曲線圖，通過計算機分析和處理，得到理論銑屑厚度變化曲線的頻域特征的具體方法是：通過頻域轉換算法將理論銑屑厚度變化曲線時域圖轉換成頻域圖，讀取頻域圖中各個頻率上的峰值，并對其求和，表示為：

????????????????????（1）

式中：P為所有頻率上峰值的總和；?p_i為頻率為i的峰值；

通過計算式（2）得到理論銑屑厚度變化曲線的切頻比R_c理

??????????????（2）

式中：P為所有頻率上峰值的總和；?p_c為銑削頻率上的峰值，

其中：銑削頻率為：

???????????????（3）

式中：C為銑削頻率（單位：Hz）；S為主軸轉速（rpm）；Z為刀具齒數。

3.根據權利要求1所述的基于聲發射信號的銑削加工表面粗糙度在線預測方法，其特征在于，上述第三步驟中通過計算機對所采集到的聲發射信號進行分析和處理，得到所采集到的聲發射信號的頻域特征的具體方法：通過計算機（7）顯示和記錄數據采集裝置（6）所采集到的所述聲發射時域信號，同時，將所述的聲發射時域信號轉換成實時的頻域信號，讀取所述的頻域信號中各個頻率上的峰值，用上述計算式（1）、（2）、（3）計算得到聲發射信號的切頻比Rc_聲。

4.根據權利要求1所述的基于聲發射信號的銑削加工表面粗糙度在線預測方法，其特征在于，上述第四步驟中對比和計算被銑削加工零件（4）在銑削加工時的聲發射信號的頻域特征與其理論銑屑厚度變化曲線的頻域特征之間的差異，來預測銑削加工表面粗糙度的大小的具體方法是：計算所測得的聲發射信號與理論銑屑厚度曲線之間切頻比R_c的差值d，表達式為：

式中：R_c理為理論銑屑厚度變化曲線的切頻比；R_c聲為聲發射信號的切頻比，根據切頻比差值d的大小來判斷銑削加工表面粗糙度大小，并建立切頻比差值d與銑削加工表面粗糙度的關系曲線，利用該關系曲線來預測銑削加工表面粗糙度。

5.根據權利要求4所述的基于聲發射信號的銑削加工表面粗糙度在線預測方法，其特征在于：所述建立切頻比差值d與銑削加工表面粗糙度的關系曲線方法是：通過實驗銑削加工出一個或一個以上不同的銑削表面粗糙度；同時采集不同銑削表面粗糙度所對應的聲發射信號，計算出如上述所述的切頻比差值d，通過插值算法擬合出切頻比差值d與銑削加工表面粗糙度的關系曲線。