刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、金屬切削過程中的刀具磨損是不可避免的現(xiàn)象，它直接影響工件的加工精度和表面粗糙度，并且還會影響到加工質(zhì)量、效率及加工系統(tǒng)整體功能的正常發(fā)揮，因此研究刀具磨損狀態(tài)具有重大意義。 本文通過大量切削實驗獲得真實有效的切削力信號，利用多分辨率小波分析提取信號中能反映刀具磨損狀態(tài)的特征向量，將這些特征向量輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對刀具磨損狀態(tài)的識別。 切削力一直是表征切削過程的最重要特征，切削過程的變化都和切削力密

2、切相關(guān)。切削力信號直接真實，不受加工區(qū)內(nèi)切屑和冷卻液的影響；與其他監(jiān)測信號相比，切削力信號幅度較大，干擾信號對它的影響較小，抗干擾能力較強。所以本論文選擇切削力信號監(jiān)測刀具狀態(tài)。 通過對切削力信號分別進(jìn)行時域、頻域分析及多分辨率小波分析，本文綜合比較了各種特征參數(shù)變化趨勢與刀具磨損的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明：對切削力信號而言，難以用時域或純頻域的數(shù)據(jù)處理方法獲得表征刀具磨損程度的特征向量，切削力信號在經(jīng)過小波分解后，其細(xì)節(jié)信號的能量和

3、均方差能夠反映刀具的磨損狀態(tài)，可作為刀具磨損信號的特征向量。 含有單隱層的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)任意M維空間到N維空間的映射，因此本文采用三層BP網(wǎng)絡(luò)確立各特征向量與刀具磨損狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系。經(jīng)多分辨率小波分析之后得到的特征向量輸入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為8-13-1的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練樣本對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，調(diào)整權(quán)閾值，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力建立起所需的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。 實驗結(jié)果表明，本文建立的基于多分辨率小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀