大型數(shù)控磨床磨削顫振在線監(jiān)測(cè)方法研究.pdf

1、磨削加工是一種高精密加工工藝，但在磨削過程中某一強(qiáng)迫激勵(lì)的頻率可能與磨床磨削系統(tǒng)的某一薄弱固有頻率接近，將會(huì)導(dǎo)致磨床發(fā)生共振，嚴(yán)重影響零件的加工精度。磨削加工過程中的振動(dòng)信號(hào)是典型的非平穩(wěn)、非線性信號(hào)，因此從振動(dòng)信號(hào)中提取能夠反映磨床故障狀態(tài)信息的特征量，成為解決磨削加工質(zhì)量的首要問題。
　　傳統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)處理都是以傅里葉變換為其理論依據(jù)，是基于全局性的信號(hào)處理方法，因而在分析過程中容易產(chǎn)生假頻和虛假信號(hào)等矛盾現(xiàn)象，對(duì)于分析非平穩(wěn)

2、信號(hào)，缺乏物理意義，而數(shù)控機(jī)床磨削動(dòng)態(tài)過程為非線性時(shí)變系統(tǒng)，輸出為非平穩(wěn)、非線性信號(hào)。針對(duì)上述問題，在浙江省基金的資助下，本文結(jié)合浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(LZ13E050003)，從磨床磨削加工過程中的振動(dòng)入手，以大型數(shù)控導(dǎo)軌磨床為研究對(duì)象，使用希爾伯特黃變換(HHT)對(duì)磨床磨削過程中振動(dòng)產(chǎn)生的非線性、非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分析處理，提取磨削顫振特征量。采用最小二乘支持向量機(jī)(LSSVM)作為識(shí)別分類器，找出磨削顫振特征量與磨床磨削狀態(tài)之間

3、的映射關(guān)系，作為識(shí)別和判斷磨床發(fā)生顫振現(xiàn)象的方法，為磨削的在線監(jiān)測(cè)及工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　首先敘述磨削顫振的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)，并簡要說明國內(nèi)外在振動(dòng)信號(hào)處理方面的研究現(xiàn)狀及存在的問題。提出利用高精度的HHT方法來分析和處理獲得的磨削振動(dòng)信號(hào)，提取磨床從平穩(wěn)磨削到顫振的過渡過程中變化明顯的特征量，找出顫振特征量與顫振之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
　　其次根據(jù)對(duì)磨削過程中振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，選

4、擇合適的傳感器及信號(hào)采集系統(tǒng)，搭建磨削顫振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過改變不同的磨削參數(shù)，采集及保存磨床在不同工作狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)，為數(shù)據(jù)處理及后續(xù)研究內(nèi)容的開展提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);
　　最后將LSSVM引入到磨削顫振的判斷和識(shí)別中。應(yīng)用基于HHT提取的磨削顫振特征量-實(shí)時(shí)方差和瞬時(shí)能量變化對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練及學(xué)習(xí)，構(gòu)建磨床磨削顫振的診斷模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)磨床顫振的判斷和識(shí)別。通過磨削試驗(yàn)采集到的振動(dòng)信號(hào)對(duì)此方法的驗(yàn)證，證明了本文提出的基于HHT和LSSVM的磨