基于切削力实现铣刀状态监测的特征值选取的研究.pdf

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1、Techn0IogyandTest'1"暑董；与检测基于切削力实现铣刀状态监测的特征值选取的研究夏海涛孟广耀刘松年胡知音刘英(青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266033)摘要：对于采用单一切削力传感器实现刀具状态监测，进行了实验研究。分别对切削力信号进行了时域分析和小波分析，选取了合理的监测特征。对于单一传感器无法实现高精度监测的问题，提出了多传感器融合的方法，实验与仿真结果验证了可行性。关键字：刀具监测切削力特征值切削温度中图分类号：TP274文献标识码：ATheResearchofSelectingCharacteristicValueforReal

2、izingMillingCutterReal——timeMonitoringBasedonCuttingForceXIAHaitao，MENGGuangyao，LIUSongnian，HUZhiyin，LIUYing(SchoolofMechanicalEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，CHN)Abstract：Theexperimentresearchhasbeendoneonrealizingreal—timemonitoringofmillingcutterbycuttin

3、gforcesensoronly．Bytimedomainanalysisandwaveletanalysis，thecuttingforcesignalhasbeenseparatelyanalyzed．Thepropercharacteristicvaluehasbeenselected．Themethodofmulti—sensorfusionhasbeenputforwardtoachievethemonitoringinhighprecisionbyonesensoronly．Theresultsofexperimentandsimulationp

4、rovedthefeasibility．Keywords：ToolMonitoring；CuttingForce；CharacteristicValue；CuttingTemperature铣刀的磨损状态严重影响着工件的表面加工质量和生产率。因此，国标中已经规定了铣刀磨损量的许√塞c一，(2)用范围。但是由于铣削过程的复杂性，人们很难通过信号的频域分析特征采用能量频谱图，其傅里叶铣削时间去判断铣刀的磨损状态。因此实现铣刀磨损变换形式为的在线实时监测具有良好的经济效益和科研价值。在．()=DFTIx()]=∑(￡)(e)铣刀磨损监测中，切削力信号被认为是最合适

5、的，因为t=00≤09≤N—l(3)对于刀具磨损和破损的监测，切削力信号能提供一个小波分析包括小波去噪和小波重构两部分，其离清晰的特征。那么如何选取监测特征，以及哪种监测散小波变换表达式为特征更有优势就成了现在面临的最大问题¨J。∞[m，n]=(，⋯)=J(t)，(f)dt(4)1切削力、切削温度信号的特征选取J一∞2实验安排信号处理分析包括时域、频域以及时一频分析3种。时域特征一般包括均值、方差(标准差)、均方根、机床选用北京第一机床厂生产的XKA714A铣能量函数、峰值、自相关函数、互相关函数等j。切削床，配西门子802D系统，测力仪选用大连理工大学研过

6、程中切削力可以分为静态力和动态力。静态力分析制的YDx—m9702铣削测力仪。工件材料选用45≠}可以选用均值，设切削信号为(i)，i=1，2，3⋯Ⅳ。Ⅳ钢(调质处理，447．3HV)，刀片选用二菱可转换铣刀表示样本信号长度，其均值公式可以表示为刀片，型号为APMT1135PDER—H1，刀片材料VP15TF，1铣刀直径为20mm，满铣削宽度。VB值分别采用0～=1∑(1)0．1mm，0．1～0．2lrlm，0．2～0．3mm，0．3～0．4nlm，’El动态力分析可以选用标准差，可以表示为0．4～0．5mm，>0．5HIIn，背吃刀量n=0．5mm，走刀⋯

7、“十‘工艺与检测Techn0l0gyand速度-厂=200mm／min，主轴转速n=1500r／min。其监3．2切削力信号的小波分析测系统构成及监测过程如图1。对于切削力的采集信号，，y，z三个方向分别进行小波分解重构，小波函数选用Daubechies小波，分解层数为4。得到的结果如图3。图1监测系统结构图及监测过程图3切削力的小波特征分析3实验结果及分析由图3可以发现，在VB值比较小时，切削力信号对于每组实验重复做3次，共得到18组切削力数的频段能量基本上是均布的，随着VB值的增大，信号据。为了避免实验分析的重复性，根据切削力信号的频段能量越来越向某一频

8、段集中，那么该频段就是刀特点，对于切削力信号采用时域