[发明专利]基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床及其加工过程的在线监测系统,特别是一种适用于内螺纹低频激振冷挤压机床的专用在线监测系统，具体地说是一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测方法。

背景技术

螺纹连接类零件作为最重要的连接和结构件之一，已经广泛应用于重载、高速等条件下船舶制造、航空航天等工业领域中。目前，低频激振冷挤压加工成形的内螺纹具有更高的表面硬度和强度、更高的螺纹表面质量、更低的生产成本以及更高的生产效率，由此保证了重要结构螺纹连接件的机械性能及其疲劳寿命。

内螺纹低频激振冷挤压专用机床的核心激振装置是一种基于扭矩平衡状态下的新型机械式激振装置，该激振装置的振动振幅以及加工过程中的挤压扭矩、温度、声音信号对于加工参数的选择、挤压丝锥磨损量和内螺纹质量的预测具有重要的研究价值。因而采用多传感器监测低频激振冷挤压过程时,获得的反映挤压过程的监测信号一定包含着丝锥磨损情况、螺纹加工质量的相关信息，同样有助于加工参数的优化选取。

但是，相关的在线监测系统对于本机床的适用性不高，具体表现在：1.对于振动加工中的振幅监测都直接监测激振装置的输出振幅，而没有关注直接作用于挤压过程的丝锥工作部分的振动振幅；2.大部分的监测系统的信号采集途径单一，没有根据信号的自身特点采用不同的采集方法。3.仅对单一信号分析预测丝锥磨损情况及螺纹加工质量，这样的分析方法存在片面性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的内螺纹低频激振冷挤压机床信号监测不能全面反应冷挤压过程的问题，发明一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测方法，以便更为准确直接的采集各加工过程信息，并通过适于各信号的传输方式分别进行传输保存，能实现对低频激振冷挤压加工过程在线监测的目的,以便对低频激振冷挤压加工中的丝锥磨损以及内螺纹质量进行在线预测,通过加工参数的优化，进而有效地降低丝锥的磨损并提高内螺纹的加工精度。

本发明的技术方案是：

一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测方法，其特征是：首先利用多传感器采集激振装置的振动振幅以及挤压扭矩、温度、声音信息；其次对采集到的信号进行分析、特征提取，对丝锥磨损、内螺纹质量进行检测；然后以此为基础构建不同工艺参数下，多传感器信号与挤压丝锥磨损、内螺纹质量的映射模型；实现对该机床在线监测，最终实现对丝锥磨损情况和内螺纹质量的在线预测。

采用的传感器包括：压电式加速度传感器、扭矩传感器、红外线温度传感器和声发射传感器。

激振振幅的测量采用压电式加速度传感器直接测量丝锥轴向的进给加速度，根据运动几何关系计算出丝锥周向角位移，即丝锥的振动振幅。

加速度、扭矩、声音信号通过采集卡采集，而温度信号受采集卡内部干扰不可忽略，所以通过二次仪表变送经串口采集。

对低频激振冷挤压中不同工艺参数下的多传感器信号的多种不同特征进行识别、分析；对不同的丝锥磨损情况，内螺纹质量进行检测分析；在此基础上建立监测信号与丝锥磨损量、螺纹质量的映射关系,以实现对丝锥磨损量、螺纹质量的在线预测。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测系统，其通过不同的信号特点采用不同的采集方法，这样既保证了信号的采样率，又减少了干扰的影响，使得信号的获取采集更为准确。

（2）本发明的一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测系统，其建立的多传感器信号特征与丝锥磨损、内螺纹质量的映射模型，不仅从信号的多样性角度保证了模型的准确性，更为丝锥磨损、内螺纹质量的预测提供了更为精确的试验依据。

（3）本发明的一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测系统，其建立的丝锥磨损、内螺纹质量的预测模型，不仅记录了大量的试验数据可供查询，还可以不断收入新的试验数据提高修正预测模型的精准性。

（4）本发明的一种基于多传感器信号的内螺纹低频激振冷挤压机床的加工过程监测系统， 不仅可以优化低频激振冷挤压工艺参数，降低丝锥磨损量，提高内螺纹的质量，还可以为内螺纹低频激振冷挤压机床的进一步设计改进提供试验依据。

附图说明

图1是本发明的原理方框图。

图2是本发明的多传感器信号采集的总体流程图。

图3是本发明的丝锥-工件运动示意图。