铣削刀具不同磨损期振动信号的分维特征

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1、２００７年６月农业机械学报第３８卷第６期铣削刀具不同磨损期振动信号的分维特征徐创文陈花玲刘彦国高瑞春【摘要】提出了应用铣削刀具磨损工作状态下的振动加速度信号的关联维数来描述刀具不同磨损状态下的特征，进而实现对状态的监测、识别。试验证明，刀具磨损在相同状态下，振动信号具有相近的关联维数，在不同状态下则有明显的关联维数。因此，关联维数不仅可以作为状态监测与识别的重要依据，而且可以作为其他特征提取方法的补充。关键词：铣削刀具磨损振动信号时间序列关联维数中图

2、分类号：ＴＨ１６５＋．２；ＴＧ７１；ＴＨ１１７１文献标识码：Ａ﹨┇┉━﹤┇┉┇┈┉┄┇┉┄┃┃━┈┃﹥┇┃┉━━┃┄┄━〇┇┇┄┈１，２１２２ＸｕＣｈｕａｎｇｗｅｎＣｈｅｎＨｕａｌｉｎｇＬｉｕＹａｎｇｕｏＧａｏＲｕｉｃｈｕｎ（１．牀牏’牃牕爥牏牃牗牠牗牕牋爺牕牏牤牉牜牞牏牠牪２．爧牃牕牫牎牗牣爮牗牓牪牠牉牅牎牕牏牅爞牗牓牓牉牋牉）﹢┈┉┇┉Ｔｏｏｌｗｅａｒｏｆｔｅｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｃｈａｏｔｉｃｏｎｍｉｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｌｉｔｔｌｅｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈ

3、ｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｈａｏｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｓｉｇｎａｌｏｆｔｏｏｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔａｇｅｓｏｆｔｏｏｌｗｅａｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔａｇｅｓｏｆｔｏｏｌｗｅａｒ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｏｒｅｃｏｇｎｉｚｅｔｈｅｔｏｏｌｗｅａｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎ

4、ｄｉｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｅｆｒａｃｔａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｄｉｓｔｉｎｃｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｏｏｌｗｅａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｃｌｏｓｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｓａｍｅｔｏｏｌｗｅａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｂｅｕｓｅｄａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎ

5、ｇｔｏｏｌｗｅａｒ，ｂｕｔａｌｓｏａｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆｏｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐｉｃｋｉｎｇｕｐｍｅｔｈｏｄ．┎┌┄┇┈Ｍｉｌｌｉｎｇ，Ｔｏｏｌｗｅａｒ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ，Ｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓ，Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎ阶段。与其他机械加工方法相比，铣削机理更为复引言杂，影响铣削磨损的因素众多，且各因素之间相互影刀具监控系统是先进制造技术中的关键技术。响，铣削磨损的精确数学模型根本无法建立。以往的近几十年来，国内外学者在刀具破损的监控方面已研究多从动力学、统计学的角度强调刀具磨损及破经取得了较大的进展，特别是对刀具破损的

6、发生、发损发生发展的规律性（周期性），对刀具磨损及破损展及演变等方面的研究，得出了一些有意义的结系统的非线性变化关注较少。刀具磨损及破损系统论［１～３］。而对刀具磨损的监控还处于攻坚阶段，有些从理论上分析，整个刀具切削过程，无论是材料自身监测方法只适用于某一特定方面，有的还处于试验的由弹性到塑性的变形过程，还是前刀面滑移区和收稿日期：２００６１１０９徐创文西安交通大学机械工程学院博士生教授（兰州工业高等专科学校），７１００４９西安市陈花玲西安交通大学机械工程学院教授博士生导师刘彦国兰州工业高等专科学校机械工程系副教授，７３００５０兰州市高瑞春兰州工业高等专科学校机械工程系高级工程师

7、第６期徐创文等：铣削刀具不同磨损期振动信号的分维特征１６５粘接区的变化，切屑几何形状的变化等等都是高度吸引子分形维数计算非线性的，它包括几何非线性、材料非线性、状态非数学家以Ｈａｕｓｄｏｒｒｆ维数为基础，定义了多种线性，这些非线性贯穿切削的整个过程，因此，切削维数，如自相似维数、盒子维数、容量维数、信息维条件和由切削带来后刀面磨损量的变化之间也绝对数、关联维数等等，这些维数是从不同的方面来刻画不是一个多元线性公式就能描述的。分形理论的出分形集的分形特征。其中关联