喻俊馨,王计生,黄惟公,李江

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第2O卷第3期数据采集与处理VOI．20NO．32005年9月JournalofDataAcquisition&ProcessingSep．2005文章编号：1004—9037(2005)030346—05小波包分析在刀具声发射信号特征提取中的应用喻俊馨，王计生，黄惟公，李江(西华大学机械工程与自动化学院，成都，610039)摘要：分析了刀具的切削状态，介绍了刀具的声发射信号检测系统和小波、小波包分析技术，以及小波包频带能量分解方法，提出了小波包分解功率监

2、测特征量提取技术。通过在刀具声发射的一个实例信号中的应用，有效地区分了刀具的两种切削状态，验证了小波包分解功率监测特征量提取方法的可行性。关键词：小波包分析；声发射；刀具；监测中图分类号：TP1文献标识码：AWaveletPackageAnalysistoPicking—UpCharacteristicsofAESignalofToolsYUJun—xinwANGJi—sheng，HUANGWei—gong，LIJiang(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomati

3、on，XihuaUniversity，Chengdu，610039，China)Abstract：Thecuttingsituationoftoolsisanalyzed，andasystemforexaminingcuttingfaultsoftoolsusingtheacousticemission(AE)isintroduced．Basedonthewavelet，waveletpackageanalysis(WPA)technologiesandthepower—inspectingofwave

4、letpackage，thefaultmonitor—ingmethodispresentedusingthepower—inspectingofwaveletpackagetopick—upthecharac—teristicsofsignals．Applyingthemethodtoasampleoftoolcutting，toolcharacteristicsoftheAEsignalispicked-upandtwocuttingsituationsaredistinguished．Result

5、sshowthatthemethodiSfeasible．Keywords：waveletpackageanalysis；acousticemission；tools；inspection刀具磨损是金属切削过程的重要现象之一，用l刀具切削状态分析光学、机械振动、切削力、切削噪声等方法进行监测切屑形成过程，是通过刀具与工件的相对运都收到了不同程度的效果。刀具在切削过程中将产动，被切削层金属产生塑性变形而变成切屑，工件生声发射现象，声发射的频率范围远远高于机械振达到所要求的形状和尺寸的过程。为了更好地分析动

6、和环境噪声的频率范围，同时，接收声发射信号刀具的切削状态，应先了解刀具切削时的动态特的压电晶体传感器也很容易安装在刀具上，而不影性，刀具在机械制造系统加工过程中，主要具有以响加工过程，因此用声发射检测技术检测刀具的切下动态特性[2]：(1)离散性与断续性。在一次走刀中削状态信息是一种实用可行的方法[1]。切削加工可以是连续的(如车、钻、磨等)，也可以是小波分析有良好的时频局部化特性和提取信断续的(如铣)。(2)缓变性与突变性。刀具在切削号细微特征的特点，适用于对非平稳信号的分析处过程中的磨损是缓变的，而

7、刀具的破损则往往瞬间理，可以方便地提取到信号的特征向量。本文利用出现，属于突变性故障。(3)随机性与趋向性。刀具小波包分解功率监测特征量提取技术提取到信号在切削过程中切削力、切削温度、刀具磨损与刀具的功率特征，有效地区分刀具的切削状态，是对刀寿命和切削条件的关系往往是含有趋向性的随机具声发射信号进行特征量提取的一种新方法。过程。(4)模糊性。刀具的切削正常与否不能凭直基金项目：西华大学人才培养基金(0422137)项目资助。收稿日期：2004—1O-04；修订日期：2004—12-27维普资讯http:

8、//www.cqvip.com第3期喻俊馨，等：小波包分析在刀具声发射信号特征提取中的应用347觉判断，呈现模糊性，属于灰色系统。射信号经前置放大，经滤波，A／D转换，送计算机通过以上对刀具切削动态特性的分析，结合刀进行处理，也可先记录在磁带上，离线进行分析]。具切屑形成过程的特点，可将刀具常见的切削状态3小波分析技术及小波包分析特征分为以下3种：(1)刀具正常切削。刀具切削初期正常加工零件所必须的切削状态，是零件按照要求完量提取成加工的保