切削颤振监测的小波参数估计法

金属切削时产生的振动信号具有独立于尺度和随机的特征,与1/f过程相似,用1/f过程功率谱中的指数γ作为 特征量,可以用来检测切削颤振的发生。试验表明,切削颤振的产生伴随着参数γ的急剧改变。提出一种新的用于估计 γ的基于小波的最小二乘算法。与极大似然估计法相比,它具有更广的适用性。     

混联驱动三维椭圆振动切削颤振辨识方法的研究

椭圆振动辅助切削作为近年来最具有发展潜力的超精密车削加工方式之一,其特有的间歇性切削特性与摩擦力逆转特性使其不但能够改善加工过程中的材料可加工性,而且能有效的抑制颤振现象。然而针对三维椭圆振动辅助切削过程中的颤振研究目前尚无过多报道。在一种混联驱动三维椭圆振动辅助切削机构的基础上,采用经验模型分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法,提取三维椭圆振动辅助切削过程信号的特征量,并选取对颤振敏感的内模函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的特征量,辨识三维椭圆振动辅助切削过程中颤振发生的现象。通过搭建三维椭圆振动辅助切削平台与采集位移信号的分析情况来验证了提出的混联压电式三维椭圆振动辅助切削过程颤振,为三维椭圆振动辅助切削的深入研究提供基础。     

铝合金薄壁件的铣削加工颤振的建模与识别

选取力信号和加速度信号来预测薄壁件的颤振状态,分别提取铣削力信号的实时方差特征与加速度信号的小波能量特征,并采用该两个特征量构建颤振信号识别特征量。用测力仪、加速度传感器等设备搭建了铝合金薄壁件铣削颤振实验台,在不同切削参数条件下设计了正交实验分组。区别于以往的二分类SVM模型,文中设计了基于二叉树决策的多分类SVM模型,并结合信号实时方差与小波能量特征,将机床加工状态分为稳定阶段、趋于颤振和颤振阶段这三种状态,实验获得的160组信号特征量数据分别用来完成多分类SVM模型的训练和检验。结果表明:在切削参数下,设计的SVM识别模型具有96.67%的准确率,能在工程实践中达到颤振预测的目的。     

切削颤振分析与模糊控制实验研究

切削颤振是影响金属切削加工生产率和加工质量的重要因素。建立了金属切削过程的二维颤振数学模型;对颤振的稳定性进行了线性分析和非线性分析;并以颤振位移作为反馈变量,建立了基于二维模糊控制器的颤振控制系统。实验结果表明,该分析与控制对降低加工表面粗糙度具有重要意义。     

离散隐马尔可夫模型在颤振预报中的应用研究

对于切削过程中颤振孕育的动态模式,提出了基于离散隐马尔可夫模型(DHMM)的模式识别理论预报颤振的新方法。首先对切削过程的振动信号进行FFT特征提取,然后利用自组织特征映射(SOM)神经网络对提取的特征矢量进行冗余信息压缩与预分类编码;再根据多变量DHMM建模理论,对切削颤振孕育的各种过程模式建立相应的DHMM,把矢量编码作为观测序列引入到DHMM中进行机器学习、训练;最后将观测序列引入到DHMM中进行颤振孕育的概率识别尝试。实验表明,该方法对颤振孕育过程识别是十分有效的,颤振预报正确率达93.3%。     

基于有限元分析的滚齿SLD构建

针对稳定性耳垂线图(SLD)应用于滚齿颤振预测时存在动力学参数获取困难、切削深度难以确定等问题,建立了考虑滚刀刀杆柔性的三维滚齿系统动力学模型,通过滚刀极限切屑厚度与轴向进给量的关系计算滚齿系统动力学参数,并在此基础上绘制出滚齿SLD。设计了滚齿颤振实验方案,通过采集的实验数据分析平稳切削与颤振切削振动的特征量,确定颤振频率及颤振主体,证实了所建立的动力学模型及SLD的有效性。所提方法为滚齿工艺颤振预测、切削参数选取提供了一种新手段。     

曲轴车-车梳加工稳定性分析及实验研究

对车梳加工过程中引起颤振的原因进行了分析,并通过自主搭建的颤振测量系统实现了对车-车梳加工过程切削颤振的实时测量,研究了各工序切削过程的颤振规律及最大振幅。实验结果表明:开槽刀片切削过程颤振最明显,最大振幅为233.6μm;C刀和V刀切削过程颤振相对较小,最大振幅分别为132.4μm和130.4μm;梳刀切削过程颤振最小,最大振幅81.6μm,其加工稳定性可以满足曲轴制造的高精度要求。     

切削颤振抑制的实验研究

切削颤振抑制试验是在CA616车床上进行的,通过以超磁致伸缩致动器为执行元件的微位移刀架产生振动切削所需要的振动源,并利用振动与动态分析采集系统对实验过程中的数据进行采集和处理。在实验过程中,通过对比相同条件下切削颤振和振动切削的线性谱以及在实验过程中的有关现象,证明采用超磁致伸缩致动器为执行元件的振动切削系统能有效地抑制切削颤振。     

数控车床切削效率与稳定性研究

为了研究数控车床高效稳定切削机理,建立了刀具侧颤振动力学模型,应用计算机模拟仿真有限元分析技术和仿真结果指导下的实验对比,分析了车削系统重叠系数、单位切削宽度上的切削刚度系数、主振系统阻尼比对稳定性瓣图的影响,用实验验证由仿真技术研究的颤振稳定性瓣图的有效性。实验证明:选择颤振稳定性瓣图的稳定区域的切削速度,可以大幅度增加切削宽度,实现高效切削。     

非线性颤振对切削加工过程影响初探

研究了非线性颤振对机械加工过程的影响规律,通过实验得到了颤振稳定性图,分析了切削用量、切削条件与非线性颤振及机械加工质量的关系,提出了避免切削颤振的发生与提高加工质量的工艺措施。