[發明專利]一種大螺距螺紋加工系統動柔度的獲取方法

有效

• 申請號: 201711258291.4
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107976326B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李哲;李軍委;王秀瑞;付祥夫;李景帥;周亞棟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G05B19/401;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種大螺距螺紋加工系統動柔度的獲取方法，切削過程中，所采集的刀尖點振動信號是綜合機床?工件?刀具相互作用和時變切削力引起的振動即系統振動信號，在刀具處采集的力信號是由于系統振動所造成切削層參數變化引起的時變力信號即系統的力信號；傳感器設置在接近刀尖點附近，刀具裝夾在測力儀上，同時間采集振動加速度信號和力信號；根據大螺距螺紋高頻振動特點，利用Matlab小波包分析對于加速度信號進行去低頻和降噪處理；通時Matlab曲線擬合對處理后的數據進行擬合后兩次積分可得到振動位移函數；對采集的力數據進行Matlab曲線擬合可得切削力函數；兩函數相除即為系統動柔度；該方法易于實現，操作簡單，可以快速獲取不同轉速、進給量等參數下的動柔度。

技術領域

本發明涉及機械工程領域中系統動柔度的獲取方法，具體的是涉及一種大螺距螺紋加工系統動柔度的獲取方法。

背景技術

大螺距螺紋(螺距大于4mm)是大型設備零部件的重要組成部分，由于大螺距螺紋在加工中螺距大、長徑比大，切削速度大，這些大螺距螺紋特點導致加工困難，加工系統穩定性差、產品質量不好，同時，對于系統的穩定性，系統動柔度是重要的衡量標準之一。目前對大螺距螺紋還缺乏快速有效的獲取方法，一般在獲取動柔度方法大多采用仿真及動剛度求取間接獲取動柔度，缺乏有效直接獲得動柔度的方法，本發明方法可快速直接獲取系統動柔度，進一步來確定系統穩定，以此來優化加工中的切削參數。

在大螺距螺紋車削過程中，刀具的振動包含了機床、刀具與工件兩兩相互作用造成的振動和時變切削力引起的振動，由此在刀具刀尖點處采集的振動信號作為系統的振動信號；在工件切削過程中，系統振動造成切削層參數的變化引起時變力即系統力，由此可通過在刀具采集的力信號作為系統的力信號。

發明內容

本發明提供了一種大螺距螺紋加工系統動柔度的獲取方法，其是實測數據和數據處理來獲取系統動柔度，據此建立大螺距螺紋系統穩定域更加準確，同時，為進一步研究車削過程動態特性奠定基礎。

本發明的一種大螺距螺紋加工系統動柔度的獲取方法為實現上述目的所采用包括以下步驟。

步驟一、根據大螺距螺紋工件的結構來確定加工工藝及切削方式，根據加工工藝選取加工設備及其參數，同時設置信號采集器。

步驟二、根據切削方案對工件進行在不同參數下的車削加工，同時采集刀具振動加速度信號和刀具力信號。

步驟三、對不同切削參數下采集的數據，帶入Matlab中進行處理以此獲取振動位移函數和切削力函數。

步驟四、兩函數相除即可獲得不同切削參數下的系統動柔度，以此來估測系統穩定性。

進一步地，步驟一所選機床為CA6140為例，切削方式為車削加工。

進一步地，步驟二所選參數為主軸轉速、軸向切深、徑向切深、螺距和進給方向，采集振動信號和力信號時間一致。

進一步地，步驟三是對于采集的振動信號進行數據點提取利用Matlab小波包分解進行去除數據中的低頻點保留高頻點，結合小波降噪以獲取更準確的加速度信號，經過調試發現三階Symmlet小波母函數及軟閾值去噪效果較好，其中閾值選取采用已有的方法通用閾值法(VisuShrink)最佳閾值T：

其中，w為信號長度；

位移函數形式如下：

其中，A、b、c為常數且由Matlab曲線擬合獲得；i＝1,2,...,m₁且m₁≤8。

對于采集的力信號根據已有的切削力經驗公式，考慮到大螺距螺紋的特點，加入參數軸向去除量，給出一般的力函數形式，公式形式如下：