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基于切削聲音信號(hào)的刀具狀態(tài)識(shí)別研究（論文）

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內(nèi)容提示：刀具磨損狀態(tài)的精確監(jiān)控是保證金屬切削加工過(guò)程順利進(jìn)行的關(guān) 鍵，因此研制準(zhǔn)確、可靠且成本低廉的刀具磨損狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)一直是研 究人員所追求的目標(biāo)。在眾多刀具狀態(tài)監(jiān)控方法中，切削聲音信號(hào)檢測(cè) 技術(shù)，以其信號(hào)直接來(lái)源于切削區(qū)，具有靈敏度高、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，非 常適用于刀具磨損監(jiān)控。同時(shí)與高頻聲發(fā)射信號(hào)（AE）相比，切削聲音 信號(hào)相對(duì)頻率較低，相應(yīng)的采集裝置成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且傳聲器安 放位置可調(diào)整，滿(mǎn)足監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的要求。但是應(yīng)注意的是， 由于切削聲音信號(hào)頻率低，非常容易受到環(huán)境噪聲、機(jī)床噪聲等因素的 干擾。如何獲取高信噪比的刀具狀態(tài)聲音特征是該監(jiān)控技術(shù)的關(guān)鍵。 本文首先建立了切削聲音信號(hào)的采集系統(tǒng)，并通過(guò)試驗(yàn)獲取了刀具 在不同磨損狀態(tài)下的切削聲音信號(hào)�；谇邢髀曇粜盘�(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析 和頻域功率譜分析，，發(fā)現(xiàn)時(shí)域統(tǒng)計(jì)特征均方值與刀具磨損狀態(tài)有明顯對(duì) 應(yīng)關(guān)系，與刀具磨損相關(guān)的特征頻率段為2kHz～3kHz。論文還通過(guò)試驗(yàn) 研究了不同主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率對(duì)刀具磨損狀態(tài)的影響。基于小波分析， 首先將聲音信號(hào)分為八個(gè)不同的頻率區(qū)間，并以不同頻率區(qū)間段能量占 信號(hào)總能量的百分比作為識(shí)別刀具磨損狀態(tài)的特征向量。然后探索了基

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