基于EMD的滚珠丝杠振动信号滤波技术研究.pdf

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1、2012年4月机床与液压Apr．2012第40卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．07．016基于EMD的滚珠丝杠振动信号滤波技术研究刘东升(南京理工大学工程训练中心机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对磨削加工中滚珠丝杠振动信号低信噪比、非平稳特性，提出基于经验模式分解(EMD)的振动信号滤波方法。通过EMD将滚珠丝杠振动信号分解为多个平稳的固有模态函数(IMF)，并选择包含振动信号特征的若干IMF分

2、量重构，提高了振动信号的信噪比，实现了对振动信号的平稳性分析，得到了振动信号的本质特征，为磨削滚珠丝杠实时监测和故障诊断提供了有效的理论基础。并通过仿真及实验数据分析，验证了EMD滤波技术是表征振动信号的非平稳特征及提高信号信噪比的有效工具。关键词：滚珠丝杠；磨削加工；经验模式分解；振动；滤波中图分类号：TG580．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)7—051—5StudyonVibrationSignalFilterTechnicofBallScrewBasedonEmpiricalMod

3、eDecompositionLIUDongsheng(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScience&Technology，NanjingJiangsu210094，China)Abstract：AccordingtothevibrationsignalpropertiesoflowSNBandnon—stationaryingrindingprocessingofballscrewthemethod，ofvibrationsignalfilter

4、wasproposedbasedonempiricalmodedecomposition(EMD)．Thevibrationsignalsofballscrewweredecomposedintolotsofintrinsicmodefunctions(IMF)byEMD，andsomeofIMFwereselectedtoreconstructthevibrationsignals，then，theSNBWasimproved，andthestationaryanalysisofvibrationsignals

5、Wasimplemented，SOtheessentialfeaturesofvibrationsignalswereobtained，whichoferedlnoreeficienttheoreticalfoundationtomonitoronlineandfaultdiagnosisofballscrew．Bysimulationandanalysisonexperi—mentaldata，itisvalidatedthattheEMDfiltertechnicisausefultoolinreducing

6、noiseanddepictingthenon·stationarypropertyofvibrationsignals．Keywords：Ballscrew；Grindingprocessing；EMD；Vibration；Filter滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件，其质量非理想状态下磨削加工滚珠丝杠振动信号的研究较的优劣直接影响数控机床整体性能，而振动是影响少，如由于环境因素或磨削过程中人为等因素的干滚珠丝杠加工表面粗糙度的重要因素。在滚珠丝杠精扰，振动信号呈现出低信噪比、非平稳状态的特性。加工中，磨削是

7、一种常用的加工方法，然而磨削中的1996年，美国宇航局的NEHUANG等提出了一种全振动对丝杠加工表面粗糙度有着重要的影响，保持磨新的信号处理方法HILBERT．HUANG变换削加工过程的平稳性，抑制振动产生的非平稳特性，(HHT)，它基于瞬时频率和希尔伯特(HILBERT)对提高滚珠丝杠表面加工质量及生产率具有重要的意变换，是一种自适应的信号处理方法，具有自适应的义。长期以来，国内外学者在振动问题的研究上，大信号分解和降噪能力，被认为是近年来对以傅里叶变多数集中在机床振动和切削振动方面，滚珠丝杠磨削换为基础的线

8、性、稳态频谱分析的一个重大挑战与突振动研究相对较。文献[3]对砂轮变速磨削抑破，主要用于非线性、非平稳信号的分析，目前该方制颤振的效果进行了试验研究，考查了砂轮变速幅法已经在地球物理、医学等领域得到了一定的应度、变速频率及变速波形对抑振效果的影响，并通过用。，并取得了很好的效果。HILBERT—HUANG变正交试验和单因素试验得出了变速磨削对抑振有明显换是HUANG提出的