難加工材料銑削加工中顫振與刀具磨損識(shí)別方法研究.pdf

1、隨著航空航天科技的發(fā)展，出現(xiàn)了超高強(qiáng)度300M鋼、鈦合金及鎳基高溫合金等難加工材料。在這些難加工材料的數(shù)控加工中，切削顫振與刀具磨損已成為制約加工質(zhì)量和加工效率提高的瓶頸。本文針對(duì)超高強(qiáng)度300M鋼等難加工材料的切削顫振和刀具磨損問題，進(jìn)行了300M鋼銑削實(shí)驗(yàn)，從狀態(tài)監(jiān)測(cè)的角度深入研究了顫振與刀具磨損敏感特征量的提取問題，提出了切削顫振及刀具磨損識(shí)別的新方法，在課題組研制的車銑復(fù)合加工中心上搭建了車銑復(fù)合機(jī)床在線監(jiān)控系統(tǒng)。
　　對(duì)

2、現(xiàn)有的顫振監(jiān)測(cè)與刀具磨損監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了綜述，提煉出典型的顫振與刀具磨損識(shí)別特征量。分析了難加工材料300M鋼等難加工材料的機(jī)械性能，設(shè)計(jì)了300M鋼銑削實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)正交銑削實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，建立了300M鋼三向銑削力經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。運(yùn)用建立的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行銑削力預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較高的一致性。該模型為300M鋼銑削加工和切削參數(shù)優(yōu)化提供了重要參考。
　　進(jìn)行了300M鋼銑削顫振實(shí)驗(yàn)，采用三向測(cè)力儀和加速度傳感器的多傳感器監(jiān)測(cè)方法，

3、構(gòu)建了切削力分量均方根比、主切削力標(biāo)準(zhǔn)差與均值比和不同方向加速度均方根比的新的顫振特征向量。該特征向量采用比值的形式，可以最小化切削條件變化對(duì)顫振識(shí)別帶來的影響。將提取的特征量結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)進(jìn)行顫振識(shí)別，具有較高的正確識(shí)別率。基于Hilbert-Huang變換從時(shí)頻分析的角度研究了顫振的早期識(shí)別，構(gòu)建了敏感本征模函數(shù)的方差與能量的新的顫振特征向量。該特征向量相比方差和能量指標(biāo)，提高了顫振早期識(shí)別的敏感度，而且比時(shí)域幅值的變化提前

4、了0.1秒。聯(lián)合時(shí)域特征標(biāo)準(zhǔn)差和頻域特征一步自相關(guān)函數(shù)提出了一個(gè)包含時(shí)域和頻域信息的顫振綜合特征，并給出了該特征的快速計(jì)算方法。該特征采用比值的形式，門限值的設(shè)定不易受切削條件變化的影響，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顫振的早期識(shí)別，相比標(biāo)準(zhǔn)差或一步自相關(guān)函數(shù)提高了顫振識(shí)別的可靠性，為顫振的早期識(shí)別提供了新思路。
　　進(jìn)行了300M鋼銑削加工的刀具磨損監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，采用三向測(cè)力儀監(jiān)測(cè)刀具磨損，基于切削力信號(hào)構(gòu)建了切削力分量均方根比和小波包相對(duì)能量?jī)山M刀具

5、磨損特征向量。這兩組特征向量采用比值的形式，可以最小化切削條件變化對(duì)刀具磨損識(shí)別帶來的影響，將提取的特征結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)進(jìn)行刀具磨損識(shí)別具有較好的識(shí)別效果。切削力比作為刀具磨損與顫振識(shí)別共用的特征量，建立了刀具磨損與顫振之間的聯(lián)系。通過設(shè)定不同閾值可以將兩者區(qū)分開。
　　針對(duì)飛機(jī)起落架主要結(jié)構(gòu)件加工中的顫振、刀具磨損及表面燒蝕問題，搭建了車銑復(fù)合機(jī)床在線監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)依托自行研制