[發(fā)明專利]一種銑削顫振在線監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810089272.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108296881B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 潘偉光;潘文杰;郭亮;吳優(yōu);田黎明;庹超
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: B23Q17/12
• 分類號: B23Q17/12
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司 51214
• 代理人: 沈強

本發(fā)明公開了一種銑削顫振在線監(jiān)測方法，目的在于解決銑削顫振會影響工件加工精度，降低工件表面粗糙度，還可危害到機床自身，影響機床和刀具的壽命，增加環(huán)境噪聲，降低生產(chǎn)效率，嚴重時可能導致刀具破損、工件報廢的問題。本發(fā)明是一種基于小波變換的平底立銑刀銑削過程切削顫振在線監(jiān)測方法，其通過小波變換對切削力信號進行分解，通過提取X方向切削力Fx、Y方向切削力Fy的相關系數(shù)和高頻分量中的方差特性，建立多元回歸模型，實現(xiàn)銑削過程顫振的在線監(jiān)測。經(jīng)實際測定，本發(fā)明能有效監(jiān)測顫振的發(fā)生，保證工件的加工精度，降低環(huán)境噪聲，有效解決因顫振所導致的致刀具破損、工件報廢的問題，具有較高的應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及顫振監(jiān)測領域，具體為一種銑削顫振在線監(jiān)測方法。本發(fā)明作為一種切削過程顫振預測方法，尤其適用于平底立銑刀的銑削過程顫振預測，具有較高的應用價值。

背景技術

隨著先進制造技術的發(fā)展，人們對制造系統(tǒng)提出了更高的要求。在金屬銑削過程中，由于系統(tǒng)內部的激發(fā)和反饋機制的作用，工件與刀具之間常常會產(chǎn)生強烈的振動，這種自激振動稱為切削顫振。顫振是機械加工過程中一種有害的現(xiàn)象，其不僅影響工件的加工精度，降低工件表面粗糙度，還可危害到機床自身，影響機床和刀具的壽命，增加環(huán)境噪聲，降低生產(chǎn)效率，嚴重時導致刀具破損、工件報廢等。因此，銑削時顫振的預測和識別就顯得尤為重要。

為此，迫切需要一種新的監(jiān)測方法，以實現(xiàn)對銑削顫振的檢測。

發(fā)明內容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對銑削顫振會影響工件加工精度，降低工件表面粗糙度，還可危害到機床自身，影響機床和刀具的壽命，增加環(huán)境噪聲，降低生產(chǎn)效率，嚴重時可能導致刀具破損、工件報廢的問題，提供一種銑削顫振在線監(jiān)測方法。本發(fā)明是一種基于小波變換的平底立銑刀銑削過程切削顫振在線監(jiān)測方法，其通過小波變換對切削力信號進行分解，通過提取X方向切削力Fx、Y方向切削力Fy的相關系數(shù)和高頻分量中的方差特性，建立多元回歸模型，實現(xiàn)銑削過程顫振的在線監(jiān)測。經(jīng)實際測定，本發(fā)明能有效監(jiān)測顫振的發(fā)生，保證工件的加工精度，降低環(huán)境噪聲，有效解決因顫振所導致的致刀具破損、工件報廢的問題，具有較高的應用價值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種銑削顫振在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟一、獲得在線監(jiān)測時間內，刀具與工件之間相互作用的切削力原始信號，切削力原始信號通過測力儀測量銑削過程中刀具與工件之間在X方向切削力信號Fx和Y方向的切削力信號Fy；

步驟二、將步驟一采集到的切削力原始信號按一定采樣時間間隔等分為若干段，得到若干個切削力信號段；

步驟三、分別對不同的切削力信號段進行小波分解，對切削力原始信號選取db4小波基進行3層小波分解，分別得到原始信號分解后的第三層低頻分量a3、第一層高頻分量d1、第二層高頻分量d2、第三層高頻分量d3，小波變換公式如下式(I)所示：

式(I)中，R是實數(shù)集，a是尺度因子，τ為平移因子，ψ(t)是母小波，是ψ(t)的共軛函數(shù)；

步驟四、對第一層高頻分量d1求取方差，公式如下式(II)所示：

式(II)中，d_i為第一層高頻分量，N為采樣點數(shù)；

步驟五、求取Fx和Fy的相關系數(shù)ρ_x，y，公式如下式(III)所示：

式(III)中，E為數(shù)學期望；

步驟六、求取顫振監(jiān)測參數(shù)S，判斷當前銑削過程是否發(fā)生顫振，公式如下式(IV)所示：