基于小波包技術的刀具振動分析及表面粗糙度預測.pdf

1、表面粗糙度對零件的使用性能有很大的影響，如果能在切削過程中在線預測表面粗糙度值，則可以及時調整切削參數，有效地控制產品的廢品率，提高產品質量和生產效率。本文主要考慮刀具振動對表面粗糙度的影響，基于切削理論建立表面粗糙度的預測模型。
　　 本文對工件表面粗糙度的影響因素進行了分析，刀具振動是影響表面粗糙度的主要動態(tài)因素，其中，刀具在切削深度方向上的振動遠遠大于刀具在其他方向上的振動對粗糙度的影響。研究了工件表面形貌的形成機理，采用

2、仿真的方法將實際表面粗糙度輪廓表示為理想輪廓和刀具與工件之間高頻振動的疊加。研究中假設主軸旋轉頻率較刀具振動頻率低很多，對粗糙度的影響較小，因此，以刀具振動信號處理作為主要研究內容。
　　 本文利用直接測量法對刀具的振動信號進行分析。首先，利用加速度傳感器采集刀具的振動信號，通過軟件編程對信號進行前處理，在頻域內兩次積分后在時域內轉換為位移信號。其次，對刀具的位移信號進行小波包分解和重構，取其中所占能量較大的頻率段作為主要研究對

3、象。最后，利用傅里葉變換對各頻段的信號進行頻譜分析，取出各頻段中幅值最大處對應的頻率，則刀具的振動方程可表示為這幾個頻率對應的余弦方程的和。
　　 通過求解切削過程中刀具上各點的軌跡方程，建立工件表面三維形貌的仿真模型。將求解的刀具振動方程帶入該模型，利用MATLAB軟件實現仿真，通過該三維模型可以方便地求出工件表面各處的粗糙度值。
　　 把工件各段的預測粗糙度值與實測粗糙度值進行比較，結果表明預測的精度很高，說明使用該