一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法技术

本发明专利技术提供一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，涉及切削参数优化技术领域。该基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，具体包括以下步骤：S1.切削实验进行，

【技术实现步骤摘要】
一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法


[0001]本专利技术涉及切削参数优化
，具体为一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法。

技术介绍

[0002]金属切削是金属成形工艺中的材料去除加成形方法，在当今的机械制造中仍占有很大的比例。金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。其过程主要由刀具从待加工工件上切除多余的金属，并在控制生产率和成本的前提下，使工件得到符合设计和工艺要求的几何精度、尺寸精度和表面质量。为实现这一过程，工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动，它由金属切削机床提供。机床、夹具、刀具和工件构成一个机械加工工艺系统
[0003]在金属切削加工中，刀具和工件界面处的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的能量和摩擦，转化为热量，而通常这些热量的80％都被切屑带走(这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度)，其余大约20％的热量则传入刀具之中，热量和温度是刀具磨损的根本，刀具磨损是切削加工中最基本的命题之一。定义和了解刀具磨损，可以帮助刀具制造商和用户延长刀具寿命。定期维护刀具可以使刀具的使用时间延长。其中切削参数用于控制刀具的运行轨迹和各项运动参数，不合理的切削参数后严重切削工作的安全进行，同时也会对刀具产生极大的不合理磨损，因此选择合理的切削参数对降低刀具磨损、提高加工效率具有重要意义。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，解决了刀具在不恰当设置切削参数运行条件下参与切削产生过度磨损的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1.切削实验进行
[0009]①
实验准备
[0010]选用切削所使用的切削合金以其切削使用刀具，在切削范围内布置音频采集设备，布置红外测温设备，将准备器具安装于切削机床工作位置；
[0011]②
设备调试
[0012]设置切削参数，并运行试刀，调试音频采集设备，并使用隔音设备隔绝外界干扰噪声；
[0013]③
进行切削
[0014]设置不同的切削参数，并依次在同一合金不同表面进行多次切削；
[0015]S2.音频采集
[0016]仪器测量频率为10～20000Hz，信号采样频率设置为64kHz，传声器贴近且正对切削区域安放，设置导轨机构使音频采集设备与刀具进给保持同步；
[0017]S3.信号滤波
[0018]A.消除噪点
[0019]a.短时傅里叶变换(加窗分帧)，再快速傅里叶变换得到模，再求功率谱；
[0020][0021]b.利用功率谱进行分位数噪声估计、语音存在概率、噪声更新以及噪声抑
[0022]制系数计算；
[0023]B.特征提取
[0024](1)得到的每个频点的抑制系数乘带噪信号的频谱得到降噪后的频谱；
[0025](2)ISTFT得到降噪后的时域信号；
[0026]S4.参数优化
[0027]将目标函数f(x)输入梯度函数计算精度ε，并输出f(x)的极小点x
*
。
[0028]优选的，S1音频采集设备包括传声器和前置放大器，传声器连接有数据存储模块。
[0029]优选的，S1切削范围为即不发生粘结又不发生剧烈磨料磨损的切削速度范围。
[0030]优选的，S2音频采集首先对采集到的各组信号进行低通滤波(截止频率为20kHz)，使得信号的频率在研究的可听阈范围内。
[0031]优选的，S3基于统计的降噪主要是对噪声进行建模(一般是稳态的噪声)，且控制噪声模型迭代速度，比如WebRTC所用的分位数噪声估计是基于频域更新，更新周期大约是700ms，当噪声发生了变化，模型可能需要500ms
‑
4s的时间来收敛到新的噪声模型。
[0032]优选的，S3降噪思想类似于谱减法，利用无人段进行噪声估计。
[0033]优选的，S3特征提取不同阶段分别筛选出的特征值，多个特征值为切削参数归一化特征值。
[0034]优选的，S4参数优化使用梯度下降法。
[0035](三)有益效果
[0036]本专利技术提供了一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法。具备以下有益效果：
[0037]1、本专利技术提供了一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，该方法通过对不同切削参数设定下的切削噪声进行采集，并通过滤波、降噪和特征提取，对采集特征参数通过梯度函数进行优化，进而优化切削参数，控制刀具的磨损状态。
[0038]2、本专利技术提供了一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，该优化方法通过设置红外摄像机对切削位置进行追踪检测，确定切削范围为即不发生粘结又不发生剧烈磨料磨损的切削速度范围，降低切削过程中的误差参数，提高精度。
具体实施方式
[0039]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]实施例：
[0041]一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，具体包括以下步骤：
[0042]S1.切削实验进行
[0043]①
实验准备
[0044]选用切削所使用的切削合金以其切削使用刀具，在切削范围内布置音频采集设备，布置红外测温设备，将准备器具安装于切削机床工作位置；
[0045]②
设备调试
[0046]设置切削参数，并运行试刀，调试音频采集设备，并使用隔音设备隔绝外界干扰噪声；
[0047]③
进行切削
[0048]设置不同的切削参数，并依次在同一合金不同表面进行多次切削；
[0049]S2.音频采集
[0050]仪器测量频率为10～20000Hz，信号采样频率设置为64kHz，传声器贴近且正对切削区域安放，设置导轨机构使音频采集设备与刀具进给保持同步；
[0051]S3.信号滤波
[0052]A.消除噪点
[0053]a.短时傅里叶变换(加窗分帧)，再快速傅里叶变换得到模，再求功率谱；
[0054][0055]b.利用功率谱进行分位数噪声估计、语音存在概率、噪声更新以及噪声抑
[0056]制系数计算；
[0057]B.特征提取
[0058](1)得到的每个频点的抑制系数乘带噪信号的频谱得到降噪后的频谱；
[0059](2)ISTFT得到降噪后的时域信号；
[0060]S4.参数优化
[0061]将目标函数f(x)输入梯度函数计算精度ε，并输出f(x)的极小点x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于刀具磨损状态的切削参数优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.切削实验进行
①
实验准备选用切削所使用的切削合金以其切削使用刀具，在切削范围内布置音频采集设备，布置红外测温设备，将准备器具安装于切削机床工作位置；
②
设备调试设置切削参数，并运行试刀，调试音频采集设备，并使用隔音设备隔绝外界干扰噪声；
③
进行切削设置不同的切削参数，并依次在同一合金不同表面进行多次切削；S2.音频采集仪器测量频率为10～20000Hz，信号采样频率设置为64kHz，传声器贴近且正对切削区域安放，设置导轨机构使音频采集设备与刀具进给保持同步；S3.信号滤波A.消除噪点a.短时傅里叶变换(加窗分帧)，再快速傅里叶变换得到模，再求功率谱；b.利用功率谱进行分位数噪声估计、语音存在概率、噪声更新以及噪声抑制系数计算；B.特征提取(1)得到的每个频点的抑制系数乘带噪信号的频谱得到降噪后的频谱；(2)ISTFT得到降噪后的时域信号；S4.参数优化将目标函数f(x)输入梯度函数g(x
(k)
)＝
▽
f(x
(k)
)，计算精度ε，并输出f(x)的极小点x
*
。2.根据权利要求1所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，周燕，裴岩，
申请(专利权)人：运城职业技术大学，
类型：发明
国别省市：