一种机械加工设备的颤振在线监测方法技术

本发明专利技术公开了一种机械加工设备的颤振在线监测方法，包括选择合适的采样窗口；对采样的振动信号进行经验模态分解；对分解后的本征模态进行筛选得到特征本征模态；对特征本征模态进行希尔伯特变换得到时频谱；对时频谱进行统计模式分析得到特征参数；将统计特征参数与设定的特征阈值及历史相邻信号的统计特征参数进行比较，判定系统的振动状态。本发明专利技术针对颤振检测方法样本依赖性强、泛化能力差、阈值测定困难以及判定不及时等问题，提出采用希尔伯特黄变换和统计模式识别相结合的方法，基于颤振时能量在频率上的聚集特性，对振动信号的时频谱进行统计建模及聚类分析，利用特征参数，从本质上表征切削颤振的物理特性，实时有效监测切削振动状态，判定结果准确、直观。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机床加工
，更具体地，涉及一种机械加工设备的颤振在线监测方法。
技术介绍
机床是切削加工的主要载体，振动是切削加工过程的伴生现象。当机床所受外载的激励频率达到系统的某阶固有频率时，机床将会产生剧烈振动，严重时甚至会对机床、刀具和工件产生损坏。切削加工中所发生的振动，根据载荷形式的不同，主要分为受迫振动和自激振动。颤振是机床破坏性自激振动的主要形式，是切削加工过程中机床、工件和刀具之间的一种强烈的相对振动，是一种复杂的动态不稳定现象。实验研究表明，切削系统振动引起的切屑厚度的变化会导致切削力的不稳定，进而引起更大程度的振动，这是再生型颤振的主要来源，也是切削颤振的主要形式。颤振会大大降低加工产品的表面质量和生产效率，严重时还会崩刃甚至损坏工件，使加工无法正常进行，切削系统也会因此承受很大的冲击载荷，降低机床和刀具的使用寿命。颤振是机械工程师面临的一大挑战，是制约机械加工自动化、智能化的主要障碍之一。传感技术的快速发展为切削颤振的在线监测成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械加工设备的颤振在线监测方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：根据切削系统、加工过程的频率特征和处理器的处理能力，确定采样时间并根据所述采样时间ST及采样频率Fs对机械加工设备中的振动信号进行采集；Nlim为切削系统的临界采样长度，L为采样长度的波动系数，Fs为采样频率；S2：对采集的振动信号进行经验模态分解处理得到本征模态；具体为：S21将采样得到的振动信号X(t)作为原序列x(t)；S22获取原序列x(t)中所有的局部极大值和局部极小值，利用三次样条曲线将局部极大值串连成上包络线xmax(t)，利用三次样条曲线将局部极小值串连成下包络线xmin(t)；S23对上、下包络线取平均值获得...

【技术特征摘要】
1.一种机械加工设备的颤振在线监测方法，其特征在于，包括下述步
骤：
S1：根据切削系统、加工过程的频率特征和处理器的处理能力，确定
采样时间并根据所述采样时间ST及采样频率Fs对机械加工设备
中的振动信号进行采集；Nlim为切削系统的临界采样长度，L为采样长度的
波动系数，Fs为采样频率；
S2：对采集的振动信号进行经验模态分解处理得到本征模态；具体为：
S21将采样得到的振动信号X(t)作为原序列x(t)；
S22获取原序列x(t)中所有的局部极大值和局部极小值，利用三次样条
曲线将局部极大值串连成上包络线xmax(t)，利用三次样条曲线将局部极小值
串连成下包络线xmin(t)；
S23对上、下包络线取平均值获得均值包络线m1(t)=[xmax(t)+xmin(t)]/2；
S24计算原序列x(t)与所述均值包络线m1(t)的差值，得到一个新的差值
序列h1(t)=x(t)-m1(t)；
S25判断所述差值序列h1(t)是否同时满足IMF筛选停止条件，若是，则
进入步骤S26；若否，则将新的差值序列h1(t)当作原序列并返回至步骤S22；
S26将所述差值序列h1(t)作为第一个IMF分量c1(t)，用原序列x(t)减去
所述第一个IMF分量c1(t)获得剩余分量序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，付洋，黄志高，周华民，崔树标，李德群，周何乐子，王晓强，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：