柔性制造系统切削稳定性在线监测技术的研究.pdf.pdf

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蔼步志
卷第期光学精密工程.,.

年月.

柔,睡制造系统切削稳定性在
线监测技术的研究
曲兴田吴博达刘晓春
吉林工业大学机械系,长春大连旅顺汽车配件厂,大连
’
摘要主要讨论柔性制造系统切削稳定性的在线监测方法,在研究切
削过程中振动信号变化规律的基础上“,提出了用/怍为切削稳定
性的监测参数,并进行了理论分析和试验验证。
关键词:柔性制造系统,切削稳定性在线监测,监测参数
引言
八十年代中期以来,随着计算机集成制造系统的开发,柔性制造系统已开始从试
验和示范走向实用二阶段。为了确保这些无人参与的自动化加工过程能够安全可靠地运行,需
对切削过程的状态进行监测,保证自动化加工质量。九十年代,加工过程监测是柔性制造系统
的主要研究内容之一。迄今为止,对普通机床的切削稳定性研究已取得了一定的成果。。但由
;于自动化机床与普通机床的差异较大,因此还没有人把切削过程稳定性监测应用到自动化加
工系统中。因此,对的稳定性监测的研究成了自动化加工中必不可少的部分。
理论分析
通过对的数控车床Ⅱ立式铣削加工中心的切削稳定性试验进行分昕的基础上,发
现切削过程失稳是具有一段过程的,经历了从平稳到失稳的过渡过程。在平稳切削过程中,时
域信号幅值较小,呈现明显的随饥分布特征。在失稳切削过程中,信号时域的周期性非常明显,
振动幅值较大。因此,可以在过渡切削过程实现对切削稳定性进行在线监测。
正确选择监测参数是在线监测的关键,因此确定的监测参数必须充分反映切削过
程稳定性的本质和特征;具肓相当快的运算速度;门限值容易设定,即准确反映切削过程稳定
性的状态。
本文依据的功削过程中失稳前后振动信号在时域的变化特征,图表示平稳
切削过程中振动信号,￡,即随机过
国家自然科学基金资助项目
收稿日期:年月日
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期曲兴田等: 柔性制造系统切削稳定性在线监测技术的研究
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了

式中
为信号的。
为信号一阶导数的方差。
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为信号『￡二阶导数的方差。
穿从而知道
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一一
, 设
从上式看出只取决时域信号的方差,从而可认为与滚动幅逍具有内在的联系。
, 从上面分析可看出,在平稳切削过程中值一般较小,接近于零;而在失稳切削过程中
于应一,从而可知始终在~ 之问变化,。的大小仅与】削过程的稳定性有关。因此,用
作为监测参数,其门限值比较容易没定。
另外,由于/,而口与完全可以在采阼过陧巾经过符号判断得到,
. 因此监测系统一次计算的时间是非常短的,大大小于颤振的孕育时间。呲
试验结果
在上利用微机对切削隐定性进行在线监测与控制。
图是通过试验测得的一组与振动幅值的对应关系图。可以看出,在平稳切削过程
中振动幅值较小,此时监测参数/的数值亦较小,随营振动幅值的增火,监测参数/。的疽亦
随着增大,当振幅达到某一数值时,监测参数/。一。从图看出与具有一一对应关系。多
次试验结果均表明. 只与振幅的大小有关,与加工条件无关。
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