[发明专利]用于切削质量监控的批量工步质量一致性控制检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于切削质量监控的批量工步质量一致性控制检测方法，属于切削质量监控领域。

背景技术

随着制造技术的发展，为了降低生产成本、减轻产品重量和提高零部件的可靠性，具有切削参数一致的，高精度批量切削工步整体零部件越来越多，对批量切削工步质量一致性控制与检测提出了更高的要求。研发新的批量切削工步质量一致性检测控制理论和方法，符合企业的迫切需求，对机械学科基础理论研究也具有重要意义。

近年来，基于多传感器信号的批量切削监控技术也迅速发展，尤其是国内外学者关于各种传感器信号与加工表面质量的相关研究，为在线监测与控制批量切削工步质量一致性提供了一条可行的途径。虽然目前直接将切削过程监控信号应用到批量切削工步质量一致性控制的理论研究还未见开展，但在切削过程监测中获得的多传感器信号，它反应了切削过程的各种状态特征，其中必定隐含着工步质量的相关信息。若能提出批量切削工步加工质量波动与监控信号特征变化的耦合机理，建立切削监控过程信号特征与工步质量表征参数间的映射关系，采用切削监控信号特征来评价工步质量，就可以解决批量切削工步加工质量一致性控制检测问题。

另一方面，随着传感器技术和切削监控理论的飞速发展，批量工步切削过程中可获得越来越多的监测数据，激增的数据背后隐藏着许多重要的信息。监控信号与切削质量特征之间是一种非线性映射，仅靠单一信号特征量无法可靠完成批量切削质量监控任务，同时多个传感器往往能够提供信息互补、信息量巨大的监控信号，通过对多传感器信号信息的数据挖掘可以最大限度地发挥多传感器的优势,利用信号特征融合技术进行信息综合处理，获得对被测对象一致性的可靠了解和解释，以利于切削质量监控系统做出正确的评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号分析结果与物理检测结果吻合较好，方法可靠，实用性强的用于切削质量监控的批量工步质量一致性控制检测方法，既可实现在线的批量切削工步质量一致性控制检测，也可为批量切削加工质量的人工检测提供理论依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于切削质量监控的用于切削质量监控的批量工步质量一致性控制检测方法，所述切削批量工步包括批量钻削、车削、铣削、磨削工步，它是通过对切削过程中的声发射和振动信号进行双谱数据聚类的批量工步质量一致性控制检测，即采用声发射传感器和三向振动传感器对批量切削过程进行监控，基于切削过程声发射和振动信号偏离高斯分布程度与切削加工质量波动之间的耦合关系，通过采用数据挖掘技术对各工步监测信号数据进行双谱特征参数分析、特征参数计算、特征信息融合，然后采用基于ReliefF算法的特征加权模糊聚类分析进行数据评估分类，获得批量切削过程中的各工步声发射和振动信号偏离高斯分布的程度，然后对双谱特征均值进行加权模糊聚类分析和评估分类，获得批量切削工步质量波动状况，并对加工质量进行分类比较，实现在线的批量切削工步质量一致性控制检测。

所述三向加速度振动传感器固定在工件上，所述声发射传感器安装在加工工件附近。

所述耦合关系是指在批量切削过程中，若工件材料均匀，切削状态平稳，各工步材料去除过程中的声发射和振动信号表现形式将会一致，若视该信号为一个随机过程，则信号总体上会呈现较强的规则性和平稳性，满足高斯分布或近似高斯分布，批量切削工步质量一致性较好；若切削过程异常，切削工步过程局部声发射和振动信号发生较大的突变，表现为一定的非平稳性，信号会偏离高斯分布，且偏离程度与切削工步质量成对应关系。

所述双谱特征参数包括信号的双谱估计、双谱切片和双谱均值。

所述双谱特征参数分析是采用双谱特征参数来分析批量切削工步信号偏离高斯分布的程度。

所述双谱特征均值进行加权模糊聚类分析和评估分类是指提取切削过程中多批次、多组传感器信号进行双谱估计，以各工步监测信号的双谱幅值均值、双谱切片为特征，对批量工步切削情况下信号偏离高斯分布的程度进行了定量分析，然后采用基于ReliefF算法的特征加权模糊聚类分析批量切削工步各信号的双谱幅值、均值，从而获得批量切削工步质量波动状况。