[发明专利]立铣切削颤振的监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及立铣切削技术领域，尤其涉及一种立铣切削颤振的监测方法。

背景技术

切削颤振机理和监测研究最早可追溯到1946年，在研究初期阶段，认为颤振的发生主要归因于切削系统存在负阻尼，随着研究的不断深入，发现切削颤振主要由再生和模态耦合影响而引起。为了提高加工过程稳定性，需要以加工过程的监测信号为基础，通过特征提取和分类技术，进行切削颤振的在线监测。对于监测信号来说，一般应选择采集方便、受外界环境影响较小并且能反映切削颤振本质的信号，通常包括切削过程的声音信号、切削力信号、变形位移信号、扭矩信号和加速度信号等。切削颤振的在线监测方法就是在采集到上述信号后，然后对其进行时域、频域或时-频域分析，提取颤振特征，并利用门限值或者分类器进行特征分类，实现切削颤振早期预报，为及时有效抑制颤振打下坚实基础。

在上述信号中，声音信号能够反映刀具和工件相互作用而产生的振动大小，切削力信号是加工过程机械振动的主要来源之一，切削过程扭矩信号也可以用作输入信号，每种信息都是通过不同的方法来提取颤振特征，从而进行切削颤振监测和刀具磨损估计；声音信号可以通过麦克风得到，实现容易，成本较小，可以反映切削状态的改变，但是声音信号容易受到同一车间里的其它加工设备的干扰；在切削颤振发生过程中，切削力信号的变化会比较明显，有利于颤振特征提取，但测力仪的安装使用比较复杂，并且对机床工作台的影响较大。在切削过程中，变形位移信号和扭矩信号测试不够方便。

经过几十年的发展，在切削颤振在线监测方法方面在颤振的识别精度和速度上都在不断进步，但由于实际切削过程的复杂性和多样性，这些监测方法对实际加工过程的指导作用尚不尽如人意。目前的切削颤振在线监测技术的主要缺点是等待问题出现后采取措施，此时，剧烈的振动已经对工件和机床部件造成了不可挽回的损伤。为了尽可能减少切削颤振的负面影响，在线监测技术的一个主要目标就是在加工过程中尽早发现切削颤振征兆，即在切削颤振即将发生阶段实现精确识别，因此，关于切削颤振在线监测技术的有必要进一步改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前切削颤振在线监测技术中的不足，本发明提供了一种立铣切削颤振的监测方法，将颤振状态信号的能量比系数和奇异谱熵系数组成颤振特征向量来作为BP神经网络的训练样本，经过样本训练后得到立铣切削过程中颤振的监测结果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种立铣切削颤振的监测方法，包括以下步骤：

S1、加速度信号的获取：通过安装在立式铣床的主轴上的加速度传感器采集立铣切削过程中的加速度信号表示为X＝[x(1),x(2),…,x(n)]，n表示信号长度，所述加速度信号包括处于不同频段的稳定状态信号、过渡状态信号和颤振状态信号；

S2、信号梳理：对采集到的加速度信号进行小波包变换，从而确定颤振状态信号的发生频段，重构颤振状态信号表示为

其中c_j0,k为在尺度j₀上的近似小波系数，d_j,k为在j₀及其以下尺度上具体的小波系数，定义的函数{ψ_n}称为关于尺度函数ψ(x)的小波包；

S3、计算所述颤振状态信号的能量比系数：

Cj=Σk=1majk2Σi=18Σk=1majk2]]>