本文選題：孔系鉆削 + 突變點檢測��； 參考：《湘潭大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鉆削質(zhì)量一致性是衡量與保證孔系類零部件加工質(zhì)量和工作性能的關(guān)鍵因素。本文以實現(xiàn)孔系鉆削質(zhì)量一致性檢測為目的,在孔系鉆削實驗平臺搭建、監(jiān)測信號突變點檢測與提取、鉆削過程信號特征提取與融合、模式識別等方面進行相關(guān)研究。(1)孔系鉆削實驗平臺搭建和信號采集。根據(jù)鉆削加工的特性,搭建孔系鉆削實驗平臺。采用霍爾電流傳感器監(jiān)測主軸電流負載的變化情況、聲發(fā)射傳感器監(jiān)測鉆削工件材料斷裂與變形和三向加速度振動傳感器監(jiān)測工件在鉆削過程中的振動情況,并通過數(shù)據(jù)采集儀采集各孔鉆削過程多傳感器監(jiān)測信號。(2)孔系鉆削過程監(jiān)測信號預(yù)處理與突變點提取。首先采用譜減法對多傳感器監(jiān)測信號進行去噪;然后,根據(jù)鉆頭刃尖與工件接觸和鉆頭刃尖切出工件時刻鉆削力以及主軸功率信號在突變點處的變化特點,對主軸功率信號進行RMS分析和信號變化率計算,提取出各孔鉆削過程中鉆入鉆出時刻突變點;最后根據(jù)信號突變點將與鉆削質(zhì)量相關(guān)的鉆削階段信號分割出來,為后續(xù)的孔系鉆削質(zhì)量分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。(3)監(jiān)測信號特征提取與分析。針對鉆削階段監(jiān)測信號的非線性、非平穩(wěn)、非高斯特性,對各孔監(jiān)測信號進行希爾伯特黃變換和高階譜分析,提取各孔監(jiān)測信號的邊際譜和雙譜特征,分析監(jiān)測信號特征變化與鉆孔質(zhì)量之間的有機聯(lián)系。(4)基于主成分分析的監(jiān)測信號特征融合與聚類。采用主成分分析對鉆削階段監(jiān)測信號邊際譜與雙譜特征構(gòu)建的特征矩陣進行特征降維處理。根據(jù)各孔監(jiān)測信號第一主成分和第二主成分對鉆孔數(shù)據(jù)進行k均值聚類,獲得孔系鉆削質(zhì)量分布狀態(tài)。將聚類結(jié)果與人工檢測結(jié)果進行比對,評判聚類分析結(jié)果的有效性。最后,通過改變鉆削工藝參數(shù)進行鉆削試驗驗證本文所述方法的可行性。計算分析和試驗驗證結(jié)果表明,采用本文所述研究方法可有效實現(xiàn)孔系鉆削質(zhì)量進行一致性評估,快速分析和識別質(zhì)量異常鉆孔。該方法有效克服了孔系類零部件鉆削質(zhì)量檢測中人工檢測存在的漏檢以及在線檢測實現(xiàn)難度較大等問題,為實現(xiàn)孔系鉆削質(zhì)量一致性檢測與控制提供了理論依據(jù)。
[Abstract]:The consistency of drilling quality is the key factor to evaluate and guarantee the machining quality and working performance of hole system parts.In order to realize the consistency inspection of drilling quality of drilling system, the paper builds the experimental platform of drilling in the hole system, detects and extracts the abrupt point of monitoring signal, and extracts and fuses the feature of the signal during drilling process.Related research on pattern recognition. 1) drilling experiment platform and signal acquisition.According to the characteristics of drilling, a drilling experiment platform is built.Hall current sensor is used to monitor the change of spindle current load, acoustic emission sensor is used to monitor the fracture and deformation of drilling workpiece material and the vibration sensor of three-direction acceleration is used to monitor the vibration of workpiece during drilling.The multi-sensor monitoring signal of drilling process of each hole is collected by the data acquisition instrument, and the monitoring signal of drilling process of the hole system is preprocessed and the abrupt point is extracted.Firstly, the multi-sensor monitoring signal is de-noised by spectral subtraction method, then, according to the contact between the bit tip and the workpiece and the cutting force of the workpiece and the variation of the spindle power signal at the abrupt point, the cutting force of the workpiece and the power signal of the spindle are obtained.The power signal of spindle is analyzed by RMS and the rate of change of signal is calculated, and the abrupt point of drilling time is extracted in the process of drilling. Finally, the signal of drilling stage related to drilling quality is segmented according to the abrupt point of signal.This paper provides a data basis for the subsequent analysis of drilling quality of hole system. The feature of monitoring signal is extracted and analyzed.Aiming at the nonlinear, non-stationary and non- characteristics of the monitoring signals in drilling stage, Hilbert Huang transform and high-order spectrum analysis are carried out to extract the marginal and bispectral characteristics of the monitoring signals.Analysis of the organic relationship between the variation of monitoring signal features and the quality of borehole. (4) the feature fusion and clustering of monitoring signals based on principal component analysis (PCA).The feature matrix constructed by the marginal spectrum and bispectral feature of monitoring signal in drilling stage is processed by principal component analysis (PCA).According to the first principal component and the second principal component of the hole monitoring signal, the drilling data were clustered by k-means clustering, and the drilling quality distribution state of the hole system was obtained.The validity of clustering analysis was evaluated by comparing the clustering results with the results of manual detection.Finally, the feasibility of this method is verified by changing drilling parameters.The results of calculation analysis and experimental verification show that the method presented in this paper can effectively realize the consistency evaluation of drilling quality of hole system and quickly analyze and identify the abnormal drilling quality.This method effectively overcomes the problems of manual inspection of drilling quality of hole system parts and the difficulty of on-line testing. It provides a theoretical basis for the consistency detection and control of drilling quality of hole system.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG52

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本文編號：1762897