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                鉆頭軸向偏移特征信號分析與實驗研究

                發表時間:2019/11/12   來源:《防護工程》2019年13期   作者:楊文佳
                [導讀] 鉆】頭軸向偏移現象對鉆削加工質量◤♀∴的影響較大,為了深入∩研究該現象,本文◣利用傳感器信號來研究鉆頭軸向偏移的█特征。
                楊文佳
                        湖南科技學院 電子與信息工程學院 湖南 永州 425199
                        摘 要:鉆頭軸向偏移現隨後笑道象對鉆削加工質量的影響較大,為了深入研究該看著青帝淡淡道現象,本文利用傳感器信號來研究鉆頭軸向試過才知道偏移的特征。該方法采用小波就是生命包分解【將所獲得的特征信號進行特征提取,然後利用分形盒維數將特√征進行分類識別,最後通過開展實驗,證明理論分析結果的準確性。理論分析與實驗證明,本文所述方法可快速⌒ 準確的分析鉆頭軸向偏移對鉆削加工質量的影響程度。
                        關鍵詞:鉆削加工;軸向偏移;小波包分解;分形盒維數
                        中圖分類就在通靈大仙焦急等待號:TH166
                       
                       
                        一、引言
                        鉆頭軸向☆偏移對加工工藝的影響有:(1)會造成前後孔徑不一致,影響鉆▼削加工工藝;(2)鉆頭軸向偏移甚至觀察周圍會大概率導致出現顫振,從而會加劇刀具的磨損,增大鉆削加工的表面粗糙度。
                        為了研究該現象對鉆削加工質量〗的影響程度,目前,廣大專家學者的研究重點為鉆頭軸向偏移對加工工藝參數的影響裏面不是什麽仙帝級別。如Pirtini[1]、Arvajeh[2]等開展研究發現,該現象會引發在加工中產生較大的圓度誤差;Cao[3]、Yao[4]等采用理論分析與實驗相結合ω 的方法,發現該現象會大概率引發顫振,降低了加工工藝質】量;Reinhall[5]等研究發現該現象出現時,加工表面兩端面的直徑會不一致。
                        基於此,本文在前期研究的基礎上,采用信號特征提取和◎分類識別的方法,並結合開展實驗,實現對鉆削加工質量的影響程度的分析。
                        二、實驗數據來源
                        由於該研究是在前期的變化為神嬰研究基礎之上展開的,因此本文的實驗】數據來源於文獻[6]之中。
                        三、鉆頭軸向偏移信號特征提取分析研究
                        根據前期研∩究表明,傳感器信號可以表征鉆頭軸向偏移現象,具體表我還會去管他們什麽意思現為:從頻域來看,z軸振動信號的能≡量突變主要集中在4200~5700和9500~10000。
                        基於◤上述特點,首先選擇合適的特征提取方法將反映特征的信號進行分頻處理,然後通過分上面類識別方法對處理後的信號特征開展分類█研究,為後續的實驗研究與理論研究結果相比◣較做準備。
                        3.1特征信號的小波包分解
                        本文以z軸振動信號為研究對但他沒想到象,采用的小波基類型為:緊支集db5小波,分解層數為4。以7號孔的小波包分解ㄨ為例,如圖1所示。
                          
                        (a) 節點(4.4)(4375Hz~5000Hz)     (b) 節點(4.8)(9375Hz~10000Hz)
                        圖1  7號孔鉆頭軸向偏移特征軸振一劍動信號小波包分解重構各節點信號圖
                        3.2特征信號的分類識別研厲害之處究
                        分形維數是將事□ 物分形特征進行量化的度量參數。在機械領〇域(如故障診斷、刀具磨損等方面),常采用分形盒維數來開展分類研究。因此,本文采用盒維數中最經典的單重分形盒維數方法來●開展下一步的研究。
                        經過軟件計算分析得出,對於切削加工信號曲線而言,其合維數的數值反映了信號曲線的變¤化復雜程度,該數值常介於1~2之間。7-9號孔的分形『盒維數如圖2所示。
                        
                        圖2 7-9號孔@小波包重構節點分形盒維數
                        由圖2及分輸就輸在了武器上析結果可知,小波包分解重構後節點(4.4)、(4.12)、(4.8)的信號盒維數值明顯大於其他節點。根♀據上述結論,為了量化的分析軸向偏移對加工質量的影響,將節點(4.4)、(4.12)、(4.8)的重構信號盒維數值求和取平均數,用該值來作為與後續實驗驗證結果相比較的理論≡依據。
                        經過軟件計算分析◥後發現,2號、9號、22號孔的特征信號盒維數值有明顯的差別,並且總覽各孔的盒♀維數值,可以觀察得出其可按照一定傲光的規律分為三個類別。基於此,將各孔偏移特征信號表征出的影響程度分為≡三類:輕微、中等、嚴重。結果如表1所示。
                       
                        表1 鉆頭軸向偏移一部分對孔表面質量的影響程度分類
                               
                        四、 實驗驗證
                        為了與理論分析結果相比較,從而更加嚴謹的提出有效結論,本文采用表面粗糙第一件仙寶度儀,主要測量鉆㊣削加工鉆入階段的表面粗糙度值。每孔測十組數據,然後求平均》值作為實驗依據。具體實驗 結果如表2所示。
                        結合表1與表2可知,通過測量鉆削加工鉆入階段的表面粗糙度值,將鉆頭軸向偏移對加工工藝的影響進行〒評估分類№,其評估等級A、B、C三繼續說道類大致上與基於特征信號盒維數的理論分析結果的三個類型一一對應。
                       
                        表2 鉆頭軸向偏移對孔表面質量的影響程度評估
                                
                        說明:A類孔的鉆入端表面粗糙⊙度,B類孔的鉆入端表面粗糙ξ 度卐╱,C類孔的鉆入端表面粗糙度,)
                        五、結論
                        (1)在鉆頭發生軸向偏移現象時,傳感器信號能夠表征其對加工工藝質量影響程度。
                        (2)基於小波包分解與分形盒維數◆的研究方法,既能有效地提取分析』軸向偏移特征信號,又能快速、準確的評估該現象對鉆削加工工藝質量的影響程度。
                        參考文獻
                        [1]M. Pirtini, I. Lazoglu. Forces and hole quality in drilling, International Journal of Machine Tools & Manufacture[J], 2005,45 (11): 1271–1281.
                        [2] T. Arvajeh, F. Ismail. Machining stability in high-speed drilling-Part 1: modeling vibration stability in bending, International Journal of Machine Tools & Manufacture[J], 2006, 46: 1563-1572.
                        [3]Hongrui Cao, Yaguo Lei. Chatter identification in end milling process using wavelet packets and Hilbert–Huang transform, International Journal of Machine Tools & Manufacture[J], 2013, 69: 11-19.
                        [4]Zhehe Yao, Deqing Mei. On-line chatter detection and identification based on wavelet and support vector machine, Journal of Materials Processing Technology[J], 2010, 210:713-719.
                        [5]P.G. Reinhall, D.W. Storti, Modeling and analysis of the dynamics of a drill penetrating a thin plate[J], ASME Journal of Applied Mechanics, 1986, 53: 690-694.
                        [6]楊文佳,劉劍鋒,顧曉猛.基於EMD的鉆頭軸向偏移特征信號白色長劍出現在他手中提取研究[J].湖南科技學★院學報,2018,39(10):70-73.
                        基金項目:湖南科技學院科學研究項目(項目編號17XKY069)。
                        作者簡介:楊文佳(1990.10—),男,湖南懷⌒化人,碩士,助教,主要從事機器人、機械系統傳感器信號而且對於神界分析方面的研究。
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