混沌特征量识别切削颤振的试验研究

针对切削颤振具有的非线性,传统信号处理方法不能全面揭示颤振特征及难以识别预报等问题,通过改变切削速度及深度的多组切削试验,获得从平稳切削到颤振状态完整过程的多组振动加速度信号,采用关联维数、最大Lyapunov指数及Kolmogorov熵等分析测试信号的混沌特征。结果表明,三个混沌特征量均能从不同角度较好揭示切削过程从平稳到颤振的变化规律。多混沌特征可能将是识别预报颤振的新方向。     

平面磨削颤振预报的新方法

分析和比较磨削与切削过程中颤振孕育的不同特征，提出一种具有自学习的颤振预报方法，以适应各种磨削的工况，通过实验证明这种预报方法能满足磨削颤振预报的及时性和准确性。     

切削颤振的预报控制

本文主要讨论切削颤振的预报方法和控制方案。在研究过渡切削过程各个动态切削参数变化规律的基础上,本文提出以特征系数M 作为预报参数,M=H_1~2·σ_F~2/σ_α~2。当M 值超过了设定的控制门限值后,微机预报系统即向控制系统发出控制信号。本文采用一种特种形式的变速控制系统控制颤振。试验在普通车床上进行。     

小波变换在切削颠振特征提取中的应用

本文利用小波变换的多分辨率特性,首先对切削颤振信号进行小波分解,然后通过主成分分析法对特征小波进行重构,再对重构信号进行特征提取,从而有效地解决了课题基于隐马尔可夫模型（HMM）切削颤振预报的特征提取问题.文章还提出了从时域基于功率分析对颤振信号进行特征提取的新方法,为切削颤振的特征提取提供了新的模式样本.     

机械颤振的在线预报控制

本文讨论了利用微机对机床颤振进行在线预报控制的机理。介绍了用DDS(Dynamic Data System)方法,在时域内分析机床系统的动态特性。文中重点讨论了通过拾取机床的颤振信号,建立DDS模型(AR或ARMA),进而利用DDS模型判别机床动态稳定性,预测颤振的方法,指出机床发生颤振的条件,根据颤振的条件,用微机对机床进行预报控制。从而实现无颤械切削控制。     

切削颤振的在线监测与控制研究现状分析

切削颤振是切削过程中，工件和刀具之间自发产生的振荡，它严重影响机床加工性能。因此，多年来国内外学者针对切削颤振的机理、在线监测和在线控制进行了大量的研究。本文介绍了切削颤振在线监测与控制技术国内外研究现状，分析了现有方法的优缺点，总结了研究中存在的问题，展望了机床颤振的在线监测与控制技术的发展趋势。     

切削颤振的相位特性研究

基于切削颤振动力学模型，分析了切]削颤振的相位特性－工件前后两转切削颤振信号间相位差在颤振建立过程中的变化特征。结果表明，随着颤振的产生，该相位差由无序状态逐渐过渡到相对稳定的状态，并且相位差在颤振产生初期就已经相对稳定。同时对相位差的在线测试方法也进行了深入的研究。结果表明，利用等工件转角间隔采样通过互功率谱密度方法可以实现相位差的精确在线测试。最后对切削颤振的相位特性进行了试验考证。     

细长轴切削颤振的稳定性分析和实验研究

为了对细长轴的加工颤振进行稳定性研究,在对细长轴切削颤振机理的研究基础上,建立了刀具和细长轴耦合振动的两自由度系统的再生型颤振分析模型。利用解析法对时滞的动力学方程进行稳定性分析,得出了关于切削宽度和转速的稳定性切削极限图。从结果中可以得出两自由度系统的极限切削宽度比单自由度系统减小了28.6%。该成果可以为柔性零件的高效稳定加工提供理论切削参数。在车铣复合中心上进行了细长轴的切削颤振实验,通过与稳定性极限图的对比,发现实验结果与理论研究相吻合,并且总结出颤振发生前后刀具和细长轴的振动特性变化规律。这种振动特征的变化过程是对加工颤振进行监测和预警的重要识别指标     

切削颤振过渡过程的特征抽取

本文首先就如何选取切削颤振过渡过程的特征信号进行评述，然后分析了过渡过程中动态切力信号的概率密度变化特征，为准确地对切削颤振进行在线监测提供了一条新途径。     

切削加工系统的稳定性分析

本文根据一台数控车床的实际加工过程,建立了切削系统的动力学模型,并导出了切削过程闭环系统的传递函数。这一动力学模型,概括了再生型颤振和振型耦合颤振原理。稳定性分析所用的结构传递函数和动态切削力系数,是根据切削系统解耦的条件,在切削过程中辩识和测量得到的。稳定性分析得到的极限切削宽度值与切削颤振试驻的实验值,可良好地吻合。稳定性极限值的大小与左刃或者右刃切削方式,走刀量以及切削速度等因素有关。文中建立的切削过程动力学模型和稳定性分析方法,可用于预测加工过程的稳定性。     

滞后型切削颤振诊断技术的研究

着重讨论了滞后型切削颤振的诊断原理和诊断方法。理论分析和试验结果证明，滞后型切削颤振系统的稳定性和切削力信号Ｆｙ（ｔ）相对于振动加速度信号ｙ（ｔ）的相位差ρ存在某种一一对应的关系。因此，可以通过测量切削过程中切削力信号Ｆｙ（ｔ）相对于振动加速度信号ｙ（ｔ）的相位差ρ的大小来诊断生产现场中发生的颤振是否属于滞后型颤振。试验在普通车床上进行。     

时变金属切削过程颤振的线性,非线性时序模型

本文首先提出了时变金属切削过程的概念,然后采用对信号分段的AR、SETAR模型描述其时变性.文中对时变切削颤振的AR谱、颤振模态的阻尼率、时变系统的特征根、稳态颤振的极限环四个方面进行了研究,并直接用于第二汽车制造厂关键设备M_x-4车床的振动问题,较好地解释了M_x-4车床颤振的一些特有现象.     

基于似然比检验原理的机床切削颤振早期监测

根据似然比检验原理提出了一种新的机床切削颤振监测统计量，能识别切削过程中产生的信噪比为０．１５的微弱振动成份。文章还就颤振监测工作特性、颤振监测门限值设置等有关问题进行了分析讨论。颤振监测考证试验在一台数控车床上进行。     

切削过程传递函数辨识的新方法

本文提出一种切削过程传递函数辨识的新方法,即用输入脉冲响应位移使切削过程传递函数从切削系统中解耦来测量内调制动态切削力系数.讨论了提高测量信噪比的可行方法,用指数窗函数压缩切削力测量中的噪声,其带来的误差是可以忽略的.最后示出了不同切削参数下动态切削力系数的测量值,并进行了简要的讨论.     

机床切削颤振的非线性理论研究

由于机床结构结合面的动态特性常常表现为迟滞非线性特性,这种特性既包含了非线性刚度,又包含了非线性阻尼,因此,本文利用迟滞非线性建立了一个新的非线性颤振理论模型,利用等效线性化方法克服了解析分析上的困难,确定了该模型稳定性阈的近似解,获得了符合实际的三维稳定性图。通过对该稳定性图的分析,可以合理地分析及解释以往颤振理论所无法解释的种种颤振现象,例如颤振振幅稳定性现象、稳定性阈的分离现象、有限振幅不稳定性现象、微幅颤振现象以及双频颤振现象。     

电流变技术应用于切削颤振控制的理论研究

设计了一套基于剪切模式的电流变阻尼器，并应用于抑制切削振动与颤振控制。分析了阻尼器阻尼力谷式及影响因素，得到简化的切削系统动力学模型。通过对动力学模型的分析并仿真了减振率随电场强度变化趋势，为后续的电压控制方案提供了理论依据。     

玻璃纤维增强树脂复合材料的直角切削技术研究

以单向玻璃纤维增强复合材料为研究对象,通过改变切削参数对在不同纤维方向角情况下的切削力和已加工表面的粗糙度进行了测试,并结合已加工表面的SEM观察,对复合材料的直角切削技术进行了试验研究。结果表明,纤维方向角对切削力和粗糙度以及切削区损伤程度的影响较大,是影响单向复合材料切削性能的重要因素;切削速度越快,粗糙度变化趋势越大。     

Three Dimensional Nanoscale Abrasive Cutting Simulation and Analysis for Single-Crystal Silicon Workpiece

The paper establishes a new three-dimensional quasi-steady molecular statics nanoscale abrasive cutting model to investigate the abrasive cutting behavior in the downpressing and abrasive cutting process of a workpiece in chemical mechanical polishing (CMP) process. The downpressing and abrasive cutting process is a continuous process. The abrasive cutting process is done after the single abrasive particle has downpressed and penetrated a workpiece to a certain depth of a workpiece. The paper analyzes the effects of the abrasive particles with different diameters on action force. It also analyzes the action force change of abrasive particles with different diameters on the projected area of unit contact face between abrasive particle and workpiece. The distribution of nanoscale equivalent stress and equivalent strain of the midsection of workpiece in abrasive cutting process are also analyzed. Furthermore, the special phenomena those are found in this paper, the one is the diameter of abrasive particle is greater, the action force on the projected area of its unit contact face is smaller and the other one is particular prominent regional action force in nanoscale abrasive cutting process. Besides, adopting the new molecular statics abrasive cutting model developed by the paper, the paper undergoes the simulation of same parameter conditions, and compares the simulation results with the related literature of using molecular dynamics method in order to prove that the new model developed by the paper is reasonable.     

基于信息融合方法的切削颤振状态识别技术

讨论了切削颤振状态识别的信息融合方法．分别给出了基于基本概率分配函数和基于证据区间值的颤振状态识别方法。试验中，在同一个测量区内使用了功率传感器和加速度传感器，利用Dempster—Shafer证据论方法对两种传感器信息进行了分析融合。试验与理论分析表明：经过信息融合得到的基本概率分配函数可以作为一种颤振状态识别参数。如果同时考虑证据区间P1(A)-Bel(A)值进行识别会减小识别的不确定性．提高颤振状态识别的精度。