[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

本發明公開了一種數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，包括以下步驟：步驟一，通過預埋振動加速度傳感器實時采集主軸振動信號；步驟二，獲取不同滾齒工藝參數對應的滾刀各類失效形式的主軸振動信號，分別建立振動路圖信號，并提取特征構成標準特征向量，以此構建標準特征向量子集及標準特征向量集；步驟三，計算樣本特征向量與標準特征向量的相似度，再求取平均相似度，以此判定滾刀失效形式。本發明數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，通過構建振動路圖信號，將數控滾齒機主軸振動信號處理與圖譜理論相結合，實現滾刀失效形式的特征提取和失效形式識別，可實現滾刀失效形式的在線實時監測，減少對操作人員專業技能的依賴，降低人力成本。

技術領域

本發明涉及刀具失效檢測技術領域，特別涉及一種數控滾齒機滾刀失效形式的識別方法。

背景技術

目前，齒輪的大批量生產通常采用數控滾齒機進行粗加工。滾刀作為數控滾齒機的核心部件，在滾齒加工過程中會隨著切削時間的增加而逐漸磨損，在磨損到一定程度后會因各種原因而失效，如不及時預防輕則導致工件報廢，重則導致機床結構部件的故障。

當前滾刀的檢測基本都依靠操作人員通過定期卸下滾刀進行人為觀察其磨損程度，操作人員根據滾刀外形特征和自身積累經驗進行滾刀磨損程度的識別。人工檢測滾刀不僅造成人工成本的大幅增加，而且停機進行滾刀磨損程度的識別還會影響生產效率，增加生產成本；另外，人工停機檢測滾刀不具備在線實時性和智能性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，以解決人工檢測滾刀存在的不足。

本發明數控滾齒機滾刀失效形式自動識別方法，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。

進一步，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。

進一步，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。

進一步，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)：