Диагностика износа режущего инструмента на основе вейвлет-анализа сигнала виброакустической эмиссии

• Автор: Хвостиков, Александр Станиславович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1 МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
1.1 ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С РАСКРЫТИЕМ ИНФОРМАТИВНОСТИ СИГНАЛОВ ВАЭ
1.2 АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛА ВАЭ
1.3 РАСПРОСТРАНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН
1.4 МЕТОДЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ВАЭ
1.4.1 АНАЛИЗ ФУРЬЕ
1.4.2 ПРИМЕНЕНИЕ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СИГНАЛА
1.4.3 МНОГОМАСШТАБНЫЙ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗ СИГНАЛА
1.5 ДИНАМИКА СИГНАЛОВ ВАЭ
1.6 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2 ОБРАБОТКА СИГНАЛА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
2.1 СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕНОГО АНАЛИЗА СИГНАЛА ВАЭ
2.2 ПРОХОЖДЕНИЕ СИГНАЛА ВАЭ ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ИЗМЕРЕНИЯ
2.2.1 ПОЯВЛЕНИЕ ШУМОВОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИГНАЛА ВАЭ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ИЗМЕРЕНИЯ
2.2.2 АНАЛИЗ УРОВНЯ СИГНАЛА ОТ ЕГО УДАЛЕННОСТИ ОТ ИСТОЧНИКА
2.3 ОЧИСТКА СИГНАЛА ВАЭ С ПОМОЩЬЮ ВЕЙВЛЕТ АНАЛИЗА
2.4 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 МЕТОДИКИ И СТЕНДЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 МЕТОДИКА И СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ СИГНАЛА ВАЭ
3.2 МЕТОДИКА И СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОХОЖДЕНИЯ СИГНАЛА ВАЭ ОТ ЗОНЫ РЕЗАНИЯ ДО МЕСТА ЕГО РЕГИСТРАЦИИ
3.3 МЕТОДИКА И СТЕНДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ58
3.4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПО СИГНАЛУ ВАЭ
3.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИГНАЛА ВАЭ
4.1 АНАЛИЗ СТАБИЛЬНОСТИ СИГНАЛА ВАЭ, ПРОХОДЯЩЕГО ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ИЗМЕРЕНИЯ75
4.2 АНАЛИЗ ПРОХОЖДЕНИЯ СИГНАЛА ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ИЗМЕРЕНИЯ
4.3 ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ
4.4 ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СИГНАЛА ВАЭ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ
4.5 ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗ СИГНАЛА ВАЭ
4.5 ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ СИГНАЛА ВАЭ НА ОСНОВЕ ВЕЙВЛЕТ АНАЛИЗА
4.6 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 5 ДИАГНОСТИКА ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
5.1 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВА СИГНАЛОВ ВАЗ
5.2 ДИИАГНОСТИКА ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ ММВА СИГНАЛА ВАЗ
5.3 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Анализ тенденций развития мирового машиностроительного и приборостроительного производства показывает, что его отличительной особенностью является интенсивный процесс повышения производительности, надежности и долговечности функционирования технологического оборудования, увеличение доли прецизионных станков, повышения уровня автоматизации, структурной и системной интеграции как технологических процессов в целом, так и их отдельных элементов.
В этой связи задача построения систем автоматической диагностики и управления процессом резания, обеспечивающих требуемое качество, высокую производительность и минимальные затраты на обработку деталей машин на металлорежущих станках, особенно в условиях гибкого автоматизированного производства, была и продолжает оставаться приоритетной научно-технической проблемой.
Существующие системы автоматической диагностики состояния процесса резания обладают целым рядом существенных недостатков и не удовлетворяют в полной мере требованиям современного гибкого автоматизированного прцизводства, так как не обеспечивают функционирование с высокой точностью и достоверности в реальном масштабе времени [69].
Наиболее простым в реализации из операционных методов диагностирования состояния режущего инструмента, позволяющего осуществить диагностику в режиме реального времени, считаются методы, основанные на регистрации сигналов «Виброкустической эмиссии». Однако экспериментальные исследование проводятся При расположении датчика в непосредственной близости от зоны резания, а на производстве установка датчика в непосредственной близости от зоны резания нецелесообразна, вследствие негативного воздействия стружки, которая может повредить датчик и кабели, связывающие его с принимающей аппаратурой, а также других тепловых и механических воздействий. При этом нельзя не упомянуть, что при удалении сигнала даже на незна-

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема стенда для исследования стабильности сигнала, на базе станка 1К62: 1 - деталь, 2 - ПЭВМ, 3 - блок аналоговой фильтрации 4 - измерительный преобразователь (датчик), 5 - волновой приемник, 6 - плата сбора данных, 7 - режущий инструмент
Рисунок 3.1 - Общий вид стенда анализа стабильности сигнала ВАЭ на базе станка 1К62: 1 - деталь, 2 - ПЭВМ, 3 - блок аналоговой фильтрации 4 - измерительный преобразователь (датчик), 5 - волновой приемник, 6 - плата сбора данных, 7 - режущий инструмент