基于切削力實(shí)現(xiàn)銑刀狀態(tài)監(jiān)測的特征值選取的研究.pdf

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1、Techn0IogyandTest'1"暑董;與檢測基于切削力實(shí)現(xiàn)銑刀狀態(tài)監(jiān)測的特征值選取的研究夏海濤孟廣耀劉松年胡知音劉英(青島理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,山東青島266033)摘要:對于采用單一切削力傳感器實(shí)現(xiàn)刀具狀態(tài)監(jiān)測,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分別對切削力信號進(jìn)行了時域分析和小波分析,選取了合理的監(jiān)測特征。對于單一傳感器無法實(shí)現(xiàn)高精度監(jiān)測的問題,提出了多傳感器融合的方法,實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果驗(yàn)證了可行性。關(guān)鍵字:刀具監(jiān)測切削力特征值切削溫度中圖分類號:TP274文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ATheResearchofSelectingCharacteristicValueforReal

2、izingMillingCutterReal——timeMonitoringBasedonCuttingForceXIAHaitao,MENGGuangyao,LIUSongnian,HUZhiyin,LIUYing(SchoolofMechanicalEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,CHN)Abstract:Theexperimentresearchhasbeendoneonrealizingreal—timemonitoringofmillingcutterbycuttin

3、gforcesensoronly.Bytimedomainanalysisandwaveletanalysis,thecuttingforcesignalhasbeenseparatelyanalyzed.Thepropercharacteristicvaluehasbeenselected.Themethodofmulti—sensorfusionhasbeenputforwardtoachievethemonitoringinhighprecisionbyonesensoronly.Theresultsofexperimentandsimulationp

4、rovedthefeasibility.Keywords:ToolMonitoring;CuttingForce;CharacteristicValue;CuttingTemperature銑刀的磨損狀態(tài)嚴(yán)重影響著工件的表面加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此,國標(biāo)中已經(jīng)規(guī)定了銑刀磨損量的許√塞c一,(2)用范圍。但是由于銑削過程的復(fù)雜性,人們很難通過信號的頻域分析特征采用能量頻譜圖,其傅里葉銑削時間去判斷銑刀的磨損狀態(tài)。因此實(shí)現(xiàn)銑刀磨損變換形式為的在線實(shí)時監(jiān)測具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和科研價值。在.()=DFTIx()]=∑(£)(e)銑刀磨損監(jiān)測中,切削力信號被認(rèn)為是最合適

5、的,因?yàn)閠=00≤09≤N—l(3)對于刀具磨損和破損的監(jiān)測,切削力信號能提供一個小波分析包括小波去噪和小波重構(gòu)兩部分,其離清晰的特征。那么如何選取監(jiān)測特征,以及哪種監(jiān)測散小波變換表達(dá)式為特征更有優(yōu)勢就成了現(xiàn)在面臨的最大問題¨J?!轠m,n]=(,?)=J(t),(f)dt(4)1切削力、切削溫度信號的特征選取J一∞2實(shí)驗(yàn)安排信號處理分析包括時域、頻域以及時一頻分析3種。時域特征一般包括均值、方差(標(biāo)準(zhǔn)差)、均方根、機(jī)床選用北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的XKA714A銑能量函數(shù)、峰值、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)等j。切削床,配西門子802D系統(tǒng),測力儀選用大連理工大學(xué)研過

6、程中切削力可以分為靜態(tài)力和動態(tài)力。靜態(tài)力分析制的YDx—m9702銑削測力儀。工件材料選用45≠}可以選用均值,設(shè)切削信號為(i),i=1,2,3?Ⅳ。Ⅳ鋼(調(diào)質(zhì)處理,447.3HV),刀片選用二菱可轉(zhuǎn)換銑刀表示樣本信號長度,其均值公式可以表示為刀片,型號為APMT1135PDER—H1,刀片材料VP15TF,1銑刀直徑為20mm,滿銑削寬度。VB值分別采用0~=1∑(1)0.1mm,0.1~0.2lrlm,0.2~0.3mm,0.3~0.4nlm,’El動態(tài)力分析可以選用標(biāo)準(zhǔn)差,可以表示為0.4~0.5mm,>0.5HIIn,背吃刀量n=0.5mm,走刀?

7、“十‘工藝與檢測Techn0l0gyand速度-廠=200mm/min,主軸轉(zhuǎn)速n=1500r/min。其監(jiān)3.2切削力信號的小波分析測系統(tǒng)構(gòu)成及監(jiān)測過程如圖1。對于切削力的采集信號,,y,z三個方向分別進(jìn)行小波分解重構(gòu),小波函數(shù)選用Daubechies小波,分解層數(shù)為4。得到的結(jié)果如圖3。圖1監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及監(jiān)測過程圖3切削力的小波特征分析3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析由圖3可以發(fā)現(xiàn),在VB值比較小時,切削力信號對于每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)做3次,共得到18組切削力數(shù)的頻段能量基本上是均布的,隨著VB值的增大,信號據(jù)。為了避免實(shí)驗(yàn)分析的重復(fù)性,根據(jù)切削力信號的頻段能量越來越向某一頻

8、段集中,那么該頻段就是刀特點(diǎn),對于切削力信號采用時域

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