[發明專利]一種數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法

在審

• 申請號: 201811314648.0
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109382702A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 李國龍;董鑫;何坤;賈亞超
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

1.一種數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，獲取主軸振動信號：通過預埋振動加速度傳感器實時采集滾齒加工過程中主軸的振動模擬量，利用數控滾齒機的PLC控制器對振動模擬量進行A/D轉換處理，獲得數字量的主軸振動信號；

步驟二，構建滾刀失效標準特征向量集：獲取不同滾齒工藝參數對應的滾刀各類失效形式的穩態滾切階段主軸振動信號，分別建立振動路圖信號，并提取振動路圖信號的特征構成標準特征向量，以此構建相同滾齒工藝參數對應的滾刀同類失效形式的標準特征向量子集，進而構建不同滾齒工藝參數對應的滾刀各類失效形式的標準特征向量集；

步驟三，識別滾刀失效形式：實時獲取滾刀最新的穩態滾切階段主軸振動信號，建立對應的振動路圖信號，并提取其特征構成樣本特征向量；從標準特征向量集中篩選出當前滾齒工藝參數對應的滾刀各類失效形式的標準特征向量子集，分別計算樣本特征向量與各標準特征向量子集中各標準特征向量的相似度，再求取各標準特征向量子集對應的平均相似度，最后判斷平均相似度與閾值區間的關系，如果平均相似度屬于閾值區間，則判定滾刀當前處于對應的失效形式。

2.根據權利要求1所述的數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，其特征在于：在步驟二中，所述的滾齒工藝參數包括齒輪參數、滾刀參數與切削參數；所述的失效形式分為磨損和破損兩種，其中磨損包括：刀面劃痕、刀面點蝕、刀齒燒傷、刀刃鈍化和容屑槽粘屑，破損包括：刀齒崩刃、刀齒裂紋和刀齒折斷；所述的穩態滾切階段表征滾刀與齒輪毛坯接觸面積最大且相對穩定的運動過程。

3.根據權利要求1所述的數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，其特征在于：所述的滾齒工藝參數，其相同表征為同一齒輪參數對應同一滾刀參數與同一切削參數，不同表征為同一齒輪參數對應同一滾刀參數與不同切削參數。

4.根據權利要求1所述的數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，其特征在于：在步驟二中，將主軸振動信號的產生時序與路圖結構的生成時序關聯匹配，將主軸振動信號的數據值與路圖結構中的節點關聯匹配，從而將時域上的主軸振動信號轉換成具有內部關聯結構的振動路圖信號；所述提取的振動路圖信號的特征有四個：

第一個特征為振動路圖信號的能量E(P)：

第二個特征為振動路圖信號的拉普拉斯能量LE(P)：

第三個特征為振動路圖信號的擬拉普拉斯能量LEL(P)：

第四個特征為振動路圖信號的基爾霍夫指標Kf(P)：

上述公式中，ρ_i(i＝1,2,...,n)為振動路圖信號的鄰接矩陣特征值，λ_i(i＝1,2,...,n)為振動路圖信號的拉普拉斯矩陣特征值，n為振動路圖信號的節點數，m為振動路圖信號的邊數，時域相鄰的兩個節點之間通過邊連接，節點數n與邊數m的關系為：n＝m+1。

5.根據權利要求1所述的數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，其特征在于：所述的相似度是基于向量內積計算得到的樣本特征向量與標準特征向量之間的修正余弦夾角距離；所述的平均相似度是樣本特征向量與標準特征向量子集中各標準特征向量之間相似度的平均值；所述的閾值區間是基于樣本特征向量與標準特征向量之間的修正余弦夾角距離的值域做出的設定值范圍。

6.根據權利要求1所述的數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，其特征在于：所述的平均相似度不屬于閾值區間時，對滾刀失效形式進行預測，將實時計算得到的對應滾到各類失效形式的平均相似度進行升序排列，其最大平均相似度對應的失效形式為滾刀最可能發生的失效形式。