L'analisi Wavelet del sovrataglio nella lavorazione CNC di superfici a forma libera

Nella produzione di stampi viene utilizzato un gran numero di attrezzature come macchine utensili CNC e centri di lavoro. Il ciclo produttivo è lungo. Gli operatori sono inclini alla fatica. Una volta che si verifica un guasto, spesso occorrono alcuni secondi dalla percezione umana per adottare le misure corrispondenti, che possono portare allo scarto del prodotto, causando gravi perdite economiche. Esistono molti rapporti di ricerca nazionali ed esteri sulla rottura degli utensili e sulla diagnosi dei difetti di lavorazione nella lavorazione generale delle parti. La maggior parte di essi si concentra sull'emissione acustica, sul monitoraggio della forza di taglio o delle vibrazioni, ecc., e sono stati fatti grandi progressi. Tuttavia, l'elaborazione è complicata. Stampi e altri pezzi con caratteristiche di superficie a forma libera mancano ancora di una tecnologia di monitoraggio efficace. Il motivo è che il segnale di over-cut è difficile da riconoscere. Un altro è fornire mezzi efficaci per il monitoraggio in tempo reale. Questo articolo utilizza gli attuali strumenti di elaborazione del segnale-analisi wavelet. La scansione "focalizzata" viene eseguita sui diversi periodi di tempo e bande di frequenza del segnale originale per estrarre con precisione il segnale over-cut dallo spazio tempo-frequenza. 1 Concetto di analisi wavelet L'analisi wavelet è lo sviluppo dell'analisi di Fourier. Utilizza un Xu Shuxin et al.: Controllo numerico di superficie a forma libera Analisi wavelet del taglio eccessivo nell'elaborazione La funzione di base wavelet elastica kb(t) viene utilizzata come funzione di trasformazione integrale. Per frequenze diverse, la finestra temporale viene modificata automaticamente quando le caratteristiche delle alte frequenze vengono analizzate e rilevate in base all'espansione e alla contrazione del parametro di scala a (a si riduce) Quando si analizzano e rilevano le caratteristiche a bassa frequenza (a aumenta), il la finestra temporale viene automaticamente ampliata e la finestra della frequenza viene automaticamente ridotta, il che realizza il cambiamento adattivo della finestra tempo-frequenza per diversi periodi di tempo. La funzione di base può essere modificata. Scorri lungo l'asse del tempo, in modo da poter analizzare qualsiasi dettaglio del segnale in qualsiasi momento.

2 Principio dell'analisi wavelet del segnale di overcut nell'elaborazione di superfici a forma libera. Nella lavorazione CNC, l'intersezione tra la superficie frontale dell'utensile e la superficie del pezzo viene chiamata sovrataglio. Appartiene al taglio anormale. Quando la superficie a forma libera del pezzo viene tagliata, la forza di taglio cambia improvvisamente, con conseguente variazione della potenza di taglio e anche la corrente del motore che aziona l'utensile cambierà di conseguenza. Pertanto, il monitoraggio della variazione della corrente del motore con la forza di taglio può monitorare indirettamente lo stato dell'utensile ed estrarre il segnale di corrente dal motore del mandrino. Il metodo più semplice consiste nell'eseguire I/ con una resistenza in serie. Conversione U, uscita sotto forma di tensione, ma l'aggiunta di resistenza modifica le caratteristiche di carico del motore stesso, il che riduce l'accuratezza della misurazione. Inoltre, altri strumenti collegati ad entrambe le estremità del resistore devono essere trasformati in modo equivalente per sospenderne il potenziale, il che aumenta indubbiamente la complessità del sistema di misura. In considerazione di ciò, questo documento utilizza un sensore di corrente Hall a bilanciamento magnetico. Il sensore stesso è collegato a un alimentatore CC. All'interno dell'elemento di Hall viene generato un campo magnetico. Quando il terminale di ingresso corrente del motore è collegato al sensore, viene generata corrente al suo terminale di uscita. Genera un campo magnetico bilanciato all'interno dell'elemento Hall. Se la corrente del motore cambia, il campo magnetico bilanciato sarà influenzato. Per ottenere un nuovo equilibrio, la corrente di uscita deve essere modificata di conseguenza. Poiché l'elemento Hall ha una buona relazione lineare tra ingresso e uscita, la fluttuazione del suo segnale di uscita può riflettere indirettamente la variazione della corrente del motore. Imposta il segnale di uscita Is f(t), quindi la trasformata wavelet continua di f(t) può essere definita come l'approssimazione multirisoluzione del prodotto interno di f(t) e,)(, la corrispondente funzione di scala 1, quindi anche la funzione base di V/spazio dovrebbe trovarsi Nello spazio V/+i, la base ortogonale canonica dello spazio V/+i può quindi essere utilizzata per esprimere le approssimazioni di 1 e 2' rispettivamente nella proiezione ortogonale di V /+i e V/. Secondo il teorema della proiezione, la risoluzione Il segnale di dettaglio di 2' dovrebbe essere la proiezione ortogonale del segnale originale sullo spazio complementare ortogonale di V/circa V+1. Sia questo spazio complementare ortogonale W/, cioè anche la funzione base di W/spazio 2/(x -2/n) dovrebbe trovarsi nello spazio V/+i, quindi la formula di base ortogonale canonica (5) in lo spazio V+1 può essere utilizzato anche per esprimere il segnale/(t)GV+1, quindi la formula sopra mostra che f( L'approssimazione discreta Af di t) può essere ottenuta dall'approssimazione discreta di livello superiore Ad+i/ filtro passa. Il segnale di dettaglio D/f di f(t) può essere ottenuto anche dall'approssimazione discreta di livello superiore Ad+i/pass un altro filtro. Il filtro h(n)g(n) è definito dal prodotto interno della funzione di scala h(t) e della funzione wavelet ⑴.

Per il segnale digitale campionato dal computer, il segnale diadico è un piccolo overcut. I pezzi in lavorazione dell'utensile 2 sono inclini a verificarsi. Al fine di semplificare il processo di prova tenendo conto delle caratteristiche di base del taglio eccessivo, questo articolo ha eseguito il test di simulazione del taglio eccessivo come mostrato. La frequenza di campionamento è 1kHz.3.1 Le condizioni di prova per il test di sovrataglio sono le seguenti: il diametro della fresa è 8 mm, la profondità di taglio è 1 mm, la velocità del mandrino è n=500 giri/min, la velocità di avanzamento è v=150 mm /min, la profondità di sovrataglio è Hg=0.05 mm, il materiale del pezzo è acciaio A3 e il materiale dell'utensile è acciaio ad alta velocità. Il segnale misurato è come mostrato in S nel segnale overcut e nella decomposizione wavelet. Si può vedere che il segnale nel dominio del tempo è più complicato e non c'è una caratteristica evidente di over-cut. Ad esempio, se osservato nel dominio della frequenza, il monitoraggio in tempo reale non può essere ottenuto a causa della mancanza di posizionamento nel dominio del tempo. l'obiettivo di. Pertanto, il segnale misurato originale è soggetto alla decomposizione wavelet e i risultati della trasformazione sono elencati nei risultati della trasformazione. Si può vedere dai risultati della trasformazione che quando si verifica il sovrataglio, la riflessione sulla piccola scala (alta frequenza) non è ovvia, ma la caratteristica del sovrataglio è evidente sulla quarta scala. Mostra che nel monitoraggio effettivo, è possibile impostare una soglia su questa scala per identificare lo stato di taglio e il suo punto di taglio incrociato è localizzato con precisione in entrambe le direzioni tempo-frequenza nel grafico della trasformazione wavelet, il che è utile per il monitoraggio in tempo reale . 3.2 Prova di taglio trasversale Due condizioni di prova: diametro della fresa è 10 mm, profondità di taglio = 0.5 mm, velocità del mandrino n=500 giri/min, velocità di avanzamento v=150 mm/min, profondità di sovrataglio Q1 mm, il materiale del pezzo è una marea, il materiale dell'utensile è acciaio super rapido Il segnale misurato e la sua scomposizione wavelet sono visibili dalla figura. Si può vedere dalla figura che il punto di over-cutting non è evidente nella gamma delle alte frequenze. Anche sulla quarta scala è chiaramente visualizzata la caratteristica di sovrataglio. 4 Conclusione Wavelet si trasforma nella localizzazione tempo-frequenza del segnale Fornisce una base matematica, adotta il metodo di analisi wavelet, può analizzare contemporaneamente il segnale dal dominio del tempo e dal dominio della frequenza ed eseguire un preciso posizionamento tempo-frequenza dei punti di interesse. Nella lavorazione NC della superficie a forma libera del pezzo, il sovrataglio è una forma comune di guasto. Il punto di ingresso contiene ricche informazioni sulla frequenza, ma è difficile ottenere informazioni rilevanti sull'overcutting solo dall'osservazione nel dominio del tempo. L'analisi wavelet può osservare il segnale in momenti e segmenti diversi e può estrarre con precisione varie informazioni sul punto di mutazione della frequenza. Mostra che a volte, lo spazio utilizza la scansione "focalizzata" per osservare le informazioni in eccesso. Sebbene la riflessione non sia evidente in alcune bande di frequenza, in altre bande di frequenza è ovviamente prominente il valore del coefficiente wavelet, che può identificare efficacemente lo stato di taglio dell'utensile in tempo reale.

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