基于梯度提升决策树的硬车表面白层预测方法

目的 实现硬态车削过程中每个产品零件白层现象的实时在线检测,提高产品生产加工效率和加工质量,提出一种基于梯度提升决策树的硬态车削加工工件表面白层预测方法。方法 首先,利用功率传感器、声发射传感器和振动传感器采集硬态车削过程中的动态切削信号数据,并对上述各种传感器信号数据进行特征提取;然后,结合特征重要性分析和梯度提升决策树建立硬态车削加工表面白层预测模型;最后,基于混淆矩阵提出一套评估梯度提升决策树模型预测性能的评价方法。结果 与功率、振动信号等特征相比,声发射信号特征能够进一步提升模型的白层预测性能。实验结果表明,该方法的预测准确率达到90%,F₁为92%,A_uc为89%,与SVM、XGBoost分类方法所得结果相比,该方法能更准确有效地实现硬态车削加工工件表面白层现象的在线预测。结论 该方法基于智能传感技术和梯度决策树模型对硬车过程中产生的白层现象进行了有效预测识别,对实现硬车过程白层现象的在线智能预测具有重要意义。     

基于Shannon熵与声发射信号的CBN砂轮性能监测方法研究

为了在磨削加工过程中能够有效判别CBN(Cubic Boron Nitride)砂轮的磨削性能,提出了一种基于Shannon熵理论与声发射信号的CBN砂轮性能监测方法。首先,利用声发射传感器采集CBN砂轮磨削加工过程中的声发射信号,基于最大信息熵对CBN砂轮磨削加工过程中的声发射信号进行概率密度估计,获得磨削加工过程中声发射信号的最大熵概率密度分布。然后,通过分析研究CBN砂轮在修整过后循环磨削以及不同直径剩余磨削时的声发射信号特征,根据交叉熵原理分析CBN砂轮不同磨削性能时声发射信号最大熵概率密度分布,并通过设定交叉熵阈值来辨别磨削加工过程中CBN砂轮的磨削性能。最后,为验证该方法的实用性,在某工厂CBN砂轮磨削产品生产线上进行大量实验研究,结果表明,该方法对CBN砂轮磨损状态及CBN砂轮剩余寿命进行有效监测,验证了该方法监测CBN砂轮在磨削加工过程中磨削性能的有效性。     

外圆磨削颤振通用模型及稳定性研究

为有效解决外圆磨削微颤振问题,提高外圆磨削产品加工质量,基于再生颤振理论建立了一种外圆磨削动力学通用模型,该通用模型引入与砂轮宽度相关的重叠因子,充分考虑工件与砂轮的再生颤振关系,可通用于外圆纵向磨削和外圆切入式磨削;运用牛顿迭代法对带有时滞的超越方程进行数值求解,并结合高斯消元法提升迭代收敛速度,利用延拓算法连续提供有效初始值,提高迭代结果的准确性,可获得准确的磨削稳定性边界。以复杂切入式磨削进行磨削颤振数值模拟计算和实验研究,实验结果表明该通用模型可有效应用于外圆切入磨削颤振过程,通过该模型选择的磨削加工参数可有效避免磨削微振纹现象,可有效提高外圆磨削加工质量和加工效率。     

非标准环境温度下机床热误差测量结果修正方法研究

针对环境温度变化对同一台数控机床热误差测量结果造成的影响,提出一种采用被测量工件和测量工具的热膨胀差对热误差测量结果进行修正的方法,并运用该方法对滚珠丝杠热误差测量结果进行修正,实验修正结果证明了该方法的实用性。     

基于SMO-SVM的丝杠表面磨削质量预测

针对滚珠丝杠磨削过程在线监测困难的问题,使用支持向量机建立智能模型。模型本身针对颤振分类和粗糙度预测的不同问题,选用基于串行优化算法的支持向量分类机和支持向量回归机,并使用交叉验证法对模型参数进行优化。基于滚珠丝杠表面波纹度理论和粗糙度理论,对磨削过程中的振动信号进行特征提取,结合加工参数作为模型输入,先进行颤振的判别,在判断未颤振的情况下对表面质量进行预测。实验结果表明,该模型可以对颤振分类及粗糙度预测进行较好的在线监测。     

切入式外圆磨削接触刚度与固有频率研究

基于外圆切入磨削系统动力学简化模型,对磨削材料去除率模型的时间常数进行研究,提出了切入式外圆磨削接触刚度的有效测量方法,并建立了磨削接触刚度与系统固有频率的关系模型。通过大量磨削实验,验证了不同磨削工艺参数与接触刚度、系统固有频率及颤振频率的变化规律。研究结果为后续避免或抑制磨削颤振以及磨削工艺参数优化研究提供了实验基础和理论依据。     

滚珠丝杠磨削再生颤振稳定性极限预测

滚珠丝杠磨削过程中再生颤振对提高工件质量和生产效率有很大影响。在对滚珠丝杠磨削振动系统建立动力学模型的基础上,推导计算出机床再生颤振系统极限磨削深度与砂轮转速的计算公式及绘制出颤振稳定性极限预测图。最后,通过实验结果验证了该颤振稳定性极限预测模型的有效性和实用性。     

圆锥滚子球基面磨削力模型及实验研究

为实现圆锥滚子球基面优质高效的磨削加工，以滚子球基面磨削原理为基础，建立圆锥滚子球基面磨削力的数学模型，提出了基于静刚度和功率来验证法向和切向磨削力的方法，系统地分析了夹持圆锥滚子的导轮盘转速差、圆锥滚子自转线速度和砂轮线速度对磨削力的影响，同时基于球基面磨削力数学模型优化磨削工艺参数。研究结果表明：所提出的磨削力模型的计算值与实验结果一致；导轮盘转速差降低、圆锥滚子自转线速度降低和砂轮线速度升高都会减小磨削力；优化后的磨削工艺参数可有效降低圆锥滚子球基面半径散差，从而再次验证了球基面磨削力模型的正确性。     

断续磨削表面烧伤机理与在线监测方法研究

目的 研究断续磨削烧伤机理和声发射在线监测方法,避免产品磨削加工烧伤现象.方法 基于平面磨削温度场理论和镜像热源方法,建立一种断续磨削工件边缘的温度场模型,基于该模型可对断续磨削烧伤机理进行研究.为验证上述模型的有效性,通过正交实验设计不同断续磨削工况实验,利用红外热成像仪和声发射信号对断续磨削区温度进行在线监测,使用酸洗法和巴克豪森噪声检测仪对磨削后工件表面进行烧伤检测验证,通过对声发射信号的小波包能量求解,建立其与磨削区温度之间的关系.结果 该模型可有效反映断续磨削时工件边缘处磨削区温度场分布情况.计算结果表明,断续磨削工件断口边缘比其他位置磨削区温度更高,且更容易引起烧伤.实验表明,声发射信号的小波包变换总能量与磨削区呈一定相关性,基于声发射信号可对断续磨削烧伤实施在线监测.结论 实验结果证明了该模型对断续磨削烧伤机理分析的有效性,以及利用声发射信号对断续磨削烧伤在线监测的可行性.最后针对某一转向螺母产品实际断续磨削加工烧伤进行在线监测应用,实践结果表明,该方法比传统酸洗烧伤检测更加高效环保,对实现磨削加工烧伤检测自动化和智能化具有重要意义.