[发明专利]精密零件加工削力信号自动分段方法

说明书

本发明公开的一种精密零件切削力信号自动分段的方法，分段的准确度和效率高。本发明通过下述技术方案实现：自动分段软件对加工过程中采集到的精密零件的切削力信号特征进行分析，加载切削力数据文件；数据清洗模块采集试验设置的采样时间数据，去除无关的头部数据，去除末尾0值，对分段数据进行滤波处理，去除无关的干扰信号；选取参考波形模块根据滤波后的数据范围和加工特征类型，确定各参考波形中心数据点和带宽，产生多个参考波形数据；切削力数据分段模块设置高通滤波器滤除低频分量的信号，将滤波后的分段数据远端置0，脉冲点检测去除离群值，取出分段数据中相关最明显的起始和结束范围；结果显示模块将分段后数据进行图形化显示。

技术领域

本发明属于精密零件加工领域，特别涉及的是精密零件加工过程切削力信号自动分段方法。

背景技术

精密加工与超精密加工技术是新技术的生长点，精密与超精密加工技术涉及多种基础学科和多种新兴技术，其发展无疑会带动和促进这些相关科学技术的发展。精密零件在实际应用中必然是精度越高，越精致就越能体现加工水平和质量，一般来说在数控加工有着不可比拟的优势与特点。关于精密零件加工的几种加工方式分为车、铣、刨、磨、钳、冲压、铸造等方式冲压：冲压采用预先制作好的模具用冲床进行冷冲加工，主要进行钣金加工，即加工的素材大多部分都是板材，加工的效率比较高适合大批量生产，而精密五金加工工艺流程分为工程模和连续模、工程模也叫单冲模，有的比较复杂的零件要用好几套模具，而连续模在模具的型腔将产品的形状拆分开好几个部分在一个模具中，这样冲床加工一个行程就是一个成品。高速连续冲床每分钟可以加工三四佰个产品。车床：精密零件加工的车床属于精密加工机械，有分为普通车床、自动车床、仪表车床和数控车床、它通过将材料夹持住后进行回转运动，由车刀进行径向或轴向的加工。现在自动车床、数控铣机床和数控车床的应用越来越广泛，因为这些都是全自动加工，将人为操作产生的精度误差降到了最底点，而且加工速度快，用于大批量生产。超精密机床上进行超精密切削，可以加工出光洁度极高的镜面。超精密切削的切削厚度可极小，最小切削厚度可至1nm。精密与超精密加工设备造价高，难成系列。传统切削与磨削方法存在加工精度极限，超越极限需采用新的方法。随着应用场景和实现功能的不同，精密零件上分布的加工特征也不同，如槽、缝、孔等，这些特征具有精度要求高，加工难度大，加工工件易变性等特征。

精密零件主要通过高速铣机床一次性切削加工完成，在数控加工过程中，切削深度和进给量增大，会使得切削力增大，而切削速度增大，切削力减小；主轴的动态误差、加工过程的热量也会引起切削力的变化。切削力的大小直接影响加工质量，切削力增大，工件变形变大，并可能引起振动，从而降低加工质量。切削力减小则反之。可见，加工过程的切削力变化对最终的加工质量有较大的影响，并且精密零件的铣削加工对象为薄壁工件，易发生力学变形，因此对切削力的采集和分析更是显得尤为重要。

由于精密工件是一次性连续加工完成，加工耗时较长，而一个工件可以根据加工特征的类型不同分为多个加工阶段，得到的切削力采样信号也会呈现比较明显的分段现象。切削力受加工机床的切削深度、进给量、主轴动态误差和加工热量等影响很大，为了便于对不同特征加工过程的切削力进行分析，以便优化加工工艺参数，需要将采集到的整个切削力信号针对每个子特征进行分段。切削的过程是一个非平稳的过程，采用压电式测力仪系统，采集到的精密零件加工过程的切削力随时间变化的信号，可以观察到图3所示切削力信号不同维度下的波形图中X方向的信号呈较明显的分段现象，由于特征转换时存在多种干扰信号和噪声信号，靠人工观察难以对特征转换的具体位置进行确定。

人工对的信号分段主要以观察波形疏密变化和幅度变化为主，耗时太长且低效，难以准确识别隐藏在大量数据中的有效特征数据。专门研究设计一种基于数据自相关算法的切削力信号自动分段方法。

发明内容

本发明的目的是为了对精密零件加工过程中采集到的切削力信号进行特征分段，提高分段的准确度和效率，本发明提出一种能够实现精密零件加工切削力信号的快速高效，自动分段切削力信号的方法。