基于傳感器信號(hào)的鉆頭軸向偏移識(shí)別與研究.pdf

1、鉆削過程中，機(jī)床主軸橫向振動(dòng)有時(shí)會(huì)導(dǎo)致鉆尖在接觸工件瞬間偏離主軸中心，從而引發(fā)鉆頭軸向偏移現(xiàn)象。該現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致零部件上孔的加工質(zhì)量降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拐麄€(gè)零部件報(bào)廢。在鉆頭軸向偏移抑制研究中，快速、準(zhǔn)確的識(shí)別鉆頭軸向偏移現(xiàn)象是整個(gè)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，本文提出了一種基于傳感器信號(hào)的鉆頭軸向偏移識(shí)別研究方法，分別在鉆頭軸向偏移機(jī)理分析、傳感器信號(hào)采集及預(yù)處理、鉆頭軸向偏移特征信號(hào)提取、特征信號(hào)時(shí)頻域分析、模式識(shí)別、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面進(jìn)行了研究。

2、
　　(1)鉆頭軸向偏移機(jī)理分析?；诮?jīng)典的鉆入階段力學(xué)模型詳細(xì)分析了鉆頭發(fā)生軸向偏移時(shí)的受力情況，得出鉆頭軸向偏移的表現(xiàn)特征，并提出采用傳感器信號(hào)來研究鉆頭軸向偏移的新思路。
　　(2)傳感器信號(hào)采集及去噪處理。建立鉆削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采集鉆削過程振動(dòng)信號(hào)、聲發(fā)射信號(hào)和主軸功率信號(hào)，并采用譜減法對采集的原信號(hào)進(jìn)行去噪處理。
　　(3)鉆頭軸向偏移特征信號(hào)提取與分析。首先，對主軸功率信號(hào)進(jìn)行RMS分析和幅值變化率計(jì)算，提取出

3、各孔鉆削過程中鉆入階段的信號(hào)；然后，采用EMD分解方法提取鉆頭軸向偏移特征信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)域分析；最后，對鉆頭軸向偏移特征信號(hào)進(jìn)行AR模型功率譜估計(jì)，分析其在頻域上的特點(diǎn)。
　　(4)基于小波包分解和分形盒維數(shù)的鉆頭軸向偏移研究分析。根據(jù)鉆頭軸向偏移特征信號(hào)在頻域上特點(diǎn)，首先，采用小波包分解將鉆頭軸向偏移特征信號(hào)進(jìn)行分頻處理，將發(fā)生突變的頻率帶信號(hào)分離出來；然后，采用分形盒維數(shù)方法對各節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行維數(shù)求解；最后，對各孔鉆頭軸向偏

4、移特征信號(hào)分形維數(shù)變化情況進(jìn)行了定量分析。
　　(5)鉆頭軸向偏移及其對孔表面質(zhì)量影響程度的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。開展了兩類實(shí)驗(yàn)：其一是通過比較孔的前端和后端的直徑參數(shù)來判斷該孔鉆削過程中鉆頭是否發(fā)生偏移；其二是測量孔鉆入端的表面粗糙度來將各孔鉆頭軸向偏移對孔表面質(zhì)量影響程度進(jìn)行分類，并與理論分析結(jié)果相對比，評估理論分析結(jié)果的有效性。
　　理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用本文所述方法，既能有效識(shí)別鉆頭軸向偏移狀態(tài)，又能準(zhǔn)確評估其對孔表面質(zhì)量