[發明專利]一種基于顫振頻率的加工顫振智能抑制方法有效

申請號：	201610278586.7	申請日：	2016-04-28
公開（公告）號：	CN105700477B	公開（公告）日：	2018-05-04
發明（設計）人：	孫宇昕;熊振華;莊春剛;朱向陽	申請（專利權）人：	上海交通大學
主分類號：	G05B19/408	分類號：	G05B19/408
代理公司：	上海旭誠知識產權代理有限公司31220	代理人：	鄭立
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于頻率加工智能抑制方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及機械加工領域，尤其涉及一種基于顫振頻率的加工顫振智能抑制方法。

背景技術

加工顫振是一種不穩定現象，它幾乎發生在所有切削過程中，表現為刀具與工件之間的劇烈振動。顫振的發生會影響生產效率以及加工質量，同時還可引起過度噪音，刀具損壞等，對產品質量、刀具及機床設備等的危害已毋庸質疑。

日益發展的制造業對加工效率、加工質量、加工成本提出了更高的要求，為了更大限度的降低顫振造成的不利影響，必須在顫振孕育階段就將顫振及早地檢測出來，隨后選擇穩定的切削參數，或者采取行的控制策略，避免顫振對工件和機床部件的損害。

很多學者做過顫振檢測方面的研究，有基于加速度、切削力和聲信號的，主要可分為以下三類：第一類是信號頻率域的分析，如小波變換，S函數變換，希爾伯特黃變換，自適應濾波和相干函數等。根據Heisenberg-Gabor不等式，小波變換不可能在時頻域同時獲得高分辨率。S函數變換和希爾伯特黃變換的計算量很大，無法應用于在線顫振檢測。第二類是模式識別方法，主要有人工神經網絡、支持向量機、案例推理、模糊邏輯表等，但是在前期需要做大量的實驗來訓練模型。第三類是熵值方法，如排列熵，粗粒度熵率，近似熵，這類方法通過提取過程的隨機特征來檢測顫振，并廣泛運用于銑削、車削和鏜削。

在檢測出顫振之后，如果通過停機修改機床參數，而且穩定切削參數的獲得是需要加工實驗來獲取的，這樣時間成本和經濟成本就會增加。變主軸轉速是一種在工程上和理論上被證明為一種行之有效的顫振抑制方法。跟其他的主動顫振抑制方法相比，變主軸轉速方法不需要外部驅動器，可實施性、經濟性更好。但是變主軸轉速的頻率和幅值確定方法往往很難確定，選的不合適則達不到顫振抑制的效果。Al-Regib提出一種可編程正弦擾動變主軸轉速方法，在顫振發生時，它能夠是在線計算出正弦擾動的最優幅值和頻率。即使這幾種變主軸轉速有不同的表達式，但是它們都需要知道顫振頻率作為輸入。

現代制造業對加工效率、加工質量、加工成本提出了更高的要求，為了更大限度的降低顫振造成的不利影響，必須在顫振孕育階段就將顫振及早地檢測出來，檢測出來的同時采用顫振抑制方法，實現在不降低加工效率的情況，實現加工無顫振。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種基于顫振頻率的加工顫振智能抑制方法，用于在一面使刀具或工件旋轉一面進行加工的機床中抑制加工中產生的顫振。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何在一面使刀具或工件旋轉一面進行加工的機床中抑制加工中產生的顫振。

為實現上述目的，如圖1所示，本發明提供了一種基于顫振頻率的加工顫振智能抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過檢測算法識別所述顫振是否處于孕育階段；

步驟2、如果所述顫振沒有開始孕育，則按既定切削參數繼續加工；如果所述顫振已經開始孕育，立即通過頻率估計算法估計所述顫振的主頻率；

步驟3、根據所述主頻率推導變主軸轉速顫振抑制算法的幅值和頻率的最優值；

步驟4、根據最優的所述幅值和最優的所述頻率，向機床發出變主軸轉速顫振抑制的指令，以原主軸轉速為轉速均值，以設定幅值和頻率，周期性改變；與此同時，進給率和切削深度保持不變；

步驟5、發出所述變主軸轉速顫振抑制的指令后，仍無法實現顫振抑制的，則停止加工。

進一步地，步驟1中，所述檢測算法是基于加工過程中的信號實現的。

進一步地，所述信號為聲音信號。