本文關(guān)鍵詞：基于傳感器信號(hào)的鉆頭軸向偏移識(shí)別與研究

  更多相關(guān)文章： 鉆頭軸向偏移 傳感器信號(hào) 時(shí)頻域分析 小波包分解 分形維數(shù)

【摘要】：鉆削過程中,機(jī)床主軸橫向振動(dòng)有時(shí)會(huì)導(dǎo)致鉆尖在接觸工件瞬間偏離主軸中心,從而引發(fā)鉆頭軸向偏移現(xiàn)象。該現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致零部件上孔的加工質(zhì)量降低,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拐麄�(gè)零部件報(bào)廢。在鉆頭軸向偏移抑制研究中,快速、準(zhǔn)確的識(shí)別鉆頭軸向偏移現(xiàn)象是整個(gè)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此,本文提出了一種基于傳感器信號(hào)的鉆頭軸向偏移識(shí)別研究方法,分別在鉆頭軸向偏移機(jī)理分析、傳感器信號(hào)采集及預(yù)處理、鉆頭軸向偏移特征信號(hào)提取、特征信號(hào)時(shí)頻域分析、模式識(shí)別、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面進(jìn)行了研究。(1)鉆頭軸向偏移機(jī)理分析。基于經(jīng)典的鉆入階段力學(xué)模型詳細(xì)分析了鉆頭發(fā)生軸向偏移時(shí)的受力情況,得出鉆頭軸向偏移的表現(xiàn)特征,并提出采用傳感器信號(hào)來研究鉆頭軸向偏移的新思路。(2)傳感器信號(hào)采集及去噪處理。建立鉆削實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采集鉆削過程振動(dòng)信號(hào)、聲發(fā)射信號(hào)和主軸功率信號(hào),并采用譜減法對(duì)采集的原信號(hào)進(jìn)行去噪處理。(3)鉆頭軸向偏移特征信號(hào)提取與分析。首先,對(duì)主軸功率信號(hào)進(jìn)行RMS分析和幅值變化率計(jì)算,提取出各孔鉆削過程中鉆入階段的信號(hào);然后,采用EMD分解方法提取鉆頭軸向偏移特征信號(hào),并對(duì)其進(jìn)行時(shí)域分析;最后,對(duì)鉆頭軸向偏移特征信號(hào)進(jìn)行AR模型功率譜估計(jì),分析其在頻域上的特點(diǎn)。(4)基于小波包分解和分形盒維數(shù)的鉆頭軸向偏移研究分析。根據(jù)鉆頭軸向偏移特征信號(hào)在頻域上特點(diǎn),首先,采用小波包分解將鉆頭軸向偏移特征信號(hào)進(jìn)行分頻處理,將發(fā)生突變的頻率帶信號(hào)分離出來;然后,采用分形盒維數(shù)方法對(duì)各節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行維數(shù)求解;最后,對(duì)各孔鉆頭軸向偏移特征信號(hào)分形維數(shù)變化情況進(jìn)行了定量分析。(5)鉆頭軸向偏移及其對(duì)孔表面質(zhì)量影響程度的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。開展了兩類實(shí)驗(yàn):其一是通過比較孔的前端和后端的直徑參數(shù)來判斷該孔鉆削過程中鉆頭是否發(fā)生偏移;其二是測(cè)量孔鉆入端的表面粗糙度來將各孔鉆頭軸向偏移對(duì)孔表面質(zhì)量影響程度進(jìn)行分類,并與理論分析結(jié)果相對(duì)比,評(píng)估理論分析結(jié)果的有效性。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用本文所述方法,既能有效識(shí)別鉆頭軸向偏移狀態(tài),又能準(zhǔn)確評(píng)估其對(duì)孔表面質(zhì)量的影響程度。該方法為今后鉆頭軸向偏移抑制研究提供了一種新思路。
【關(guān)鍵詞】：鉆頭軸向偏移 傳感器信號(hào) 時(shí)頻域分析 小波包分解 分形維數(shù)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG52;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 鉆頭軸向偏移研究現(xiàn)狀9-11
• 1.1.1 鉆頭軸向偏移機(jī)理研究現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 鉆頭軸向偏移對(duì)孔質(zhì)量影響研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 基于傳感器信號(hào)的鉆頭軸向偏移研究思路11
• 1.3 傳感器信號(hào)選擇與分析方法研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 傳感器信號(hào)的選擇11-12
• 1.3.2 傳感器信號(hào)的時(shí)頻域分析方法12-13
• 1.3.3 傳感器信號(hào)的模式識(shí)別方法13-14
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容及來源14-16
• 第2章 鉆頭軸向偏移機(jī)理分析及識(shí)別方法原理概述16-23
• 2.1 鉆頭軸向偏移機(jī)理分析16-22
• 2.1.1 鉆入力學(xué)模型16-19
• 2.1.2 鉆頭軸向偏移受力分析19-22
• 2.2 鉆頭軸向偏移狀態(tài)識(shí)別方法原理概述22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 鉆削實(shí)驗(yàn)23-31
• 3.1 鉆削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立23-26
• 3.2 信號(hào)采集與預(yù)處理26-30
• 3.2.1 信號(hào)采集與描述26-27
• 3.2.2 信號(hào)預(yù)處理27-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 第4章 鉆頭軸向偏移特征信號(hào)的提取31-45
• 4.1 鉆削階段及瞬態(tài)點(diǎn)劃分31-32
• 4.1.1 鉆削階段31
• 4.1.2 瞬態(tài)時(shí)刻點(diǎn)31-32
• 4.2 鉆入階段信號(hào)提取32-34
• 4.3 基于EMD分解的鉆頭軸向偏移信號(hào)提取34-40
• 4.3.1 EMD分解的原理35-36
• 4.3.2 鉆入階段信號(hào)的EMD分解36-40
• 4.4 鉆頭軸向偏移特征信號(hào)功率譜分析40-44
• 4.4.1 功率譜估計(jì)40-41
• 4.4.2 AR模型及功率譜分析41-42
• 4.4.3 鉆頭軸向偏移特征信號(hào)功率譜分析42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 基于小波包分解和分形盒維數(shù)的鉆頭軸向偏移特征信號(hào)研究45-54
• 5.1 小波包分解45-47
• 5.1.1 小波包分解基本理論45-47
• 5.1.2 鉆頭軸向偏移信號(hào)小波包分解及重構(gòu)算法47
• 5.2 鉆頭軸向偏移特征信號(hào)小波包分解47-49
• 5.3 分形維數(shù)49-50
• 5.3.1 分形維數(shù)基本理論49
• 5.3.2 分形盒維數(shù)49-50
• 5.3.3 分形盒維數(shù)計(jì)算方法50
• 5.4 鉆頭軸向偏移特征信號(hào)分形維數(shù)研究50-53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 第6章 鉆頭軸向偏移及其對(duì)孔表面質(zhì)量影響的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證54-60
• 6.1 鉆頭軸向偏移的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證54-56
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)方法54-55
• 6.1.2 結(jié)果對(duì)比55-56
• 6.2 鉆頭軸向偏移對(duì)孔表面質(zhì)量影響程度的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證56-59
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)方法56-57
• 6.2.2 結(jié)果對(duì)比57-59
• 6.3 本章小結(jié)59-60
• 第7章 總結(jié)與展望60-62
• 7.1 工作總結(jié)60
• 7.2 研究展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 致謝69-70
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果70

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