[发明专利]一种深孔钻削中孔圆度误差实时监测的方法

说明书

一种深孔钻削中孔圆度误差实时监测的方法，1)实时采集深孔钻削中刀杆振动信号；2)构造改进的经验小波阈值降噪方法，应用于刀杆振动信号处理，实现刀杆振动信号中主轴转频的8倍频及以上倍频信号的提取与降噪；3)计算提取的降噪后的主轴转频的8倍频及以上倍频信号的能量和，作为检测指标；4)依据检测指标值得大小，监测深孔圆度误差。本发明公开的方法具有简单、可靠、易行，成本低，实时性强等特点，适用于工程实际实时监测深孔圆度误差，实现了深孔钻削中孔圆度误差实时、在线、无损检测，具有重要的工程实用价值。

技术领域

本发明属于深孔加工过程实时监测技术领域，涉及一种深孔钻削中孔圆度误差实时监测的方法。

背景技术

机械加工中，深孔一般定义为长径比大于5的孔。深孔钻削是将专用切削刀具安装在空心长钻杆上，工件安装在工作台上，使刀具相对于工件作高速旋转运动实现切削加工。深孔制件已广泛应用于航空航天、新能源装备等高新技术产生领域，并且发挥着重要作用，如航空发动机的空心主轴及复杂壳体类零件、核电站蒸汽发生器管板、超(超)临界汽轮机螺栓孔和阀杆套筒等都是机械装备中能量传递和动力转换必备的核心零部件。深孔的圆度误差和粗糙度误差直接影响相关机械装备的服役性能和使用寿命。有效的深孔圆度误差和粗糙度误差监测方法是提高深孔加工质量的重要前提。

针对深孔圆度误差监测问题，目前主要采用的检测方法是操作人员通过频繁分级进给或退刀，来观察或测量加工孔的品质。这种检测方法导致深孔加工效率低，易对加工表面造成二次伤害，且只能检测局部位置的圆度误差。因此，提出一种能够实现深孔钻削中孔圆度误差实时检测的智能监测方法对减小深孔圆度误差具有非常重要的意义。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种深孔钻削中孔圆度误差实时监测的方法，解决了现有检测方法存在效率低、易造成二次伤害以及无法全局检测的问题；该方法简单可靠、成本低、精度高、可实现实时在线监测，便于应用在工程实际中。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种深孔钻削中孔圆度误差实时监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，深孔钻削中刀杆振动信号的采集：通过电涡流位移传感器，以1600Hz的采样频率，实时采集深孔钻削中距离工件最近处刀杆的横向振动信号f(x)；

步骤2，构造改进的经验小波阈值降噪方法，应用于刀杆振动信号，实现振动信号中主轴转频的8倍频及以上倍频信号的提取与降噪；

步骤3，计算降噪后主轴转频的8倍频及以上倍频信号的能量和，作为检测指标；

步骤4，依据检测指标监测深孔圆度误差。

所述步骤2的具体过程如下：

步骤2.1，通过快速傅里叶变换(FFT)获得刀杆振动信号x的频谱f(ω)，ω为频率，假设主轴转频为ω₀，则选取频谱划分边界为：n≤N-7+1,n∈Ν⁺。其中：ω_n为频谱划分边界；N为采集到的最高有效倍频数；ω₀为主轴转频；

步骤2.2，根据选取的频谱划分的边界，构造经验小波变换的尺度函数和小波函数其构造过程分别如公式(1)和公式(2)所示：

其中，n≤N-7+1,n∈Ν⁺；

β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³)，x为任意数；ω为频率；ω_n+1，ω_n为相邻两个频谱划分边界；