基于随机共振方法的刀具状态监测研究

发布时间：2023-04-02 06:15

　　加工制造业技术的先进与否会直接影响着一个国家的经济发展质量,数控机床刀具的好坏直接关系着产品质量的好坏及生产效率。针对机床刀具故障的诊断一直是工程界研究的热点,当下的主要研究方向是如何实现刀具的在线状态监测并准确判断故障原因,这对提升产品质量以及提高生产效率都有着重要的意义。在刀具故障诊断领域,传统的分析方法是获取刀具加工时的振动信号,在时域及频域中分析振动信号特征,取得了很好的效果,也得到了广泛的应用,但是传统分析方法不能准确检测到刀具在故障初期时的微弱信号。由于随机共振方法对提取微弱信号的特征有着很好的效果,因此,如何提取刀具故障初期微弱信号,及时发现刀具故障信息是本文研究的重要内容。本文首先详细阐述了刀具状态监测方法的发展历程和随机共振方法在振动信号分析中的应用;第二章运用传统分析方法分析刀具磨损前、中、后期的振动信号,对振动信号进行滤波降噪之后,提取频谱特征及功率谱特征信息;第三章通过仿真实验验证了随机共振方法在提取微弱信号特征中的作用,由SNR随噪声强度变化关系,可知当噪声强度达到势垒高度的一半时,SNR可以达到峰值,经典SR系统在经过尺度变换后,成功检测出了主轴基频和立铣刀...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 刀具状态诊断方法发展的概况
        1.2.1 直接检测法
        1.2.2 间接检测法
    1.3 随机共振在振动信号分析中的应用状况
        1.3.1 SR在小参数信号检测中的应用状况
        1.3.2 SR在大参数信号检测中的应用状况
    1.4 本文研究的主要内容
第二章 传统频域分析在立铣刀状态监测中的应用
    2.1 刀具磨损形态及磨钝标准
        2.1.1 刀具的磨损形态
        2.1.2 刀具的磨钝标准
    2.2 信号采集实验平台设计
        2.2.1 实验器材选择
        2.2.2 采集振动信号的实验设计及信号采集
    2.3 振动信号的降噪处理
        2.3.1 滤波器的原理与选择
        2.3.2 振动信号的降噪滤波处理
    2.4 特征值提取
        2.4.1 降噪后振动信号的频谱分析
        2.4.2 振动信号功率谱特征分析
    2.5 本章小结
第三章 双稳态随机共振在立铣刀振动信号中的应用
    3.1 双稳态随机共振基本原理
    3.2 随机共振系统理论模型
        3.2.1 郎之万方程
        3.2.2 Runge-Kutta(龙格库塔)算法
    3.3 双稳SR在大参数信号系统中的应用
        3.3.1 双稳态SR模型归一化尺度变换过程推导
        3.3.2 尺度变换模型在大参数信号系统中的仿真验证
    3.4 立铣刀磨损信号的实验验证
        3.4.1 对主轴基频的分析
        3.4.2 对两齿立铣刀转频的分析
    3.5 本章小结
第四章 自适应随机共振方法在刀具磨损状态监测中的应用
    4.1 移频变尺度随机共振原理
    4.2 移频变尺度SR系统参数选择方法
        4.2.1 最高谱峰位置
        4.2.2 过零间距方差分析
        4.2.3 自适应移频变尺度SR算法流程
    4.3 自适应移频变尺度SR在立铣刀刀具磨损状态监测中的应用
        4.3.1 对主轴基频的检测
        4.3.2 对立铣刀转频的检测
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果



本文编号：3778710