[发明专利]基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法

说明书

本发明提出了基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法，该方法包括：利用安装于机床的磨削力传感器、加速度传感器、声发射传感器、功率传感器分别获取磨削力信号、磨削加速度信号、磨削声发射信号、磨削砂轮主轴功率信号；将获取的磨削力信号、磨削功率信号、磨削声发射信号的时间常数进行计算提取，并对磨削力信号、磨削功率信号、磨削声发射信号标准差进行计算提取；将提取得到的磨削力信号时间常数、功率信号时间常数、声发射信号时间常数、加速度信号标准差作为最小二乘支持向量机的输入参数对磨削砂轮锋利和钝化两种状态进行预测。本发明可以预测砂轮磨损钝化或锋利状态，来提高磨削加工质量和磨削加工效率。

技术领域

本发明涉及精密机械加工技术领域，尤其涉及基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法。

背景技术

精密磨削加工过程中，磨削砂轮会发生磨损，从锋利状态变为钝化状态，砂轮钝化是砂轮磨削性能的重要指标之一，直接影响磨削加工的生产效率和加工质量。磨削砂轮钝化后，磨粒逐渐失去切削能力，若持续磨削可能会产生磨削烧伤和磨削颤振等现象。因此，有效预测磨削砂轮锋利和钝化状态，对切入磨削工艺优化技术发展与应用有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法，以提高磨削加工质量和磨削加工效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法，该方法包括：

利用安装于机床头架顶尖的磨削力传感器来测量磨削力信号；

利用安装于机床尾架顶尖的加速度传感器和声发射传感器来测量磨削加速度信号、磨削声发射信号；

利用功率传感器来测量磨削砂轮主轴功率信号的功率传感器；

利用计算机获取经过滤波处理的磨削力传感器、加速度传感器、声发射传感器、功率传感器信号；

分别对磨削力信号、磨削功率信号、磨削声发射信号的时间常数进行计算提取，并对磨削力信号、磨削功率信号、磨削声发射信号标准差进行计算提取；

将提取得到的磨削力信号时间常数、功率信号时间常数、声发射信号时间常数、加速度信号标准差作为最小二乘支持向量机的输入参数对磨削砂轮锋利和钝化两种状态进行预测，当磨削砂轮锋利时，预测输出结果为1；当磨削砂轮钝化时，预测输出结果为-1。

基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法中，根据加速度传感器检测信号来计算磨削加工过程中的加速度信号标准差VIB_MSD，如下式所示：

其中，x_i为提取的加速度信号数据，加速度信号平均值，N为满足条件的数据的数量。

基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法中，根据AE信号RMS与法向磨削力呈线性关系，可获得：

V_AE(t)＝k_aeF_n(t)；

式中，V_AE(t)为实时测量磨削AE信号RMS值，k_ae为实时AE信号RMS与磨削力F_n(t)的比例系数，t为磨削加工时间；

声发射信号的时间常数τ_AE可以表示为：

式中，V'_AE为稳态声发射信号，为声发射信号变化率。

基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法中，砂轮单位磨削宽度的功率P'与单位磨削宽度的切向磨削力F_t'之间的关系，可表示为：