钻削过程与监测信号映射模型地研究

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1、学校代码10530学号200807051306分类号TN911.72密级硕士学位论文钻削过程与监测信号映射模型研究学位申请人张海华指导教师周友行教授学院名称机械工程学院学科专业机械电子工程研究方向数字化设计与制造二零一一年六月三日ResearchonMappingModelbetweenDrillingProcessandMonitoringSignalsCandidateZhangHaihuaSupervisorProfessorZhouYouhangCollegeSchoolofMechanic

2、alEngineeringProgramMechanicalElectronicEngineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeEngineeringMasterUniversityXiangTanUniversityDate2011.6.3湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品

3、。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要钻削过程与监测

4、信号映射模型研究有利于实现钻削机理细致化研究、工件质量精准化评估和钻削过程实时在线监测。论文以建立钻削过程与监测信号映射模型为目标，以建模过程中所应该和必须解决的关键问题为主线，在钻削监测系统软硬件设计、钻削阶段划分、监测信号工频滤波与去噪、信号瞬时频率提取等方面做了较为详细的研究：（1）根据钻削加工特点，选用三向振动传感器监测机床振动情况、声发射传感器监测刀具磨损状况、霍尔电流传感器监测主轴电机电流变化，利用LabVIEW软件编程实现监测信号数据的获取，从而完成钻削过程监测试验；通过分析钻刃与工件

5、接触状态细分钻孔过程为钻入、钻中和钻出三个阶段，并定义钻刃刃尖与工件接触状态瞬时改变时所对应的瞬时时刻点。（2）在对监测信号做频域分析时发现轴向振动Az信号存在明显的工频干扰，主轴功率Sp信号夹杂噪声成分，比较分析后确定独立分量分析方法和小波阈值去噪方法分别用于Az信号的工频滤波和Sp信号的消噪，并对工频滤波和小波阈值去噪算法做了改进，应用结果表明，改进方法能实现监测信号工频干扰及噪声的有效滤除。（3）从研究瞬时频率的定义出发，分析了瞬时频率具有实际物理意义的必要条件，指出Huang等人提出的固有模

6、式函数概念满足该条件，接着探讨了经验模式分解方法及其端点效应抑制方法和特征固有模式函数筛选算法，比较分析了经典解析信号法和正交极大包络两种瞬时频率估计算法，其中正交极大包络方法能较精确提取监测信号的瞬时频率，基于突变瞬时频率特征所对应的瞬时时刻点最终在1%误差范围内建立了钻削过程与监测信号之间的映射关系模型。建立映射模型过程中主要涉及到监测系统软硬件设计、信号的工频滤波与去噪、信号的经验模式分解及特征固有模式函数筛选、瞬时频率特征提取等子问题研究，子问题研究中所采用的方法对其他监测系统研究具有一定的

7、参考价值和借鉴意义。本文的研究成果，在一定程度上深化了钻削过程监测传感器信息研究，为钻削过程不同阶段的工况信息和工件质量检测研究奠定了良好的基础。关键词：钻削过程；监测信号；映射模型；滤波去噪；瞬时频率IAbstractResearchonmappingmodelbetweendrillingprocessandmonitoringsignalsissuitabletostudydrillingmechanisminameticulousway,evaluatethequalityofwork-pi

8、ecesaccuratelyandrealizetheonlinemonitoringfordrillingprocess,sohowtoestablishthemappingmodelbecomesthepurposeofthisthesis.Inthisdissertation,surroundingtheproblemsthatmustbestudiedinestablishingthemappingmodel,adetailedstudyontheaspect