目前,機(jī)械制造行業(yè)正在向柔性化、無人化方向發(fā)展,迫切需要能對切削加工過程中刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測。本文通過對聲發(fā)射(AE)信號進(jìn)行頻譜分析,研究了聲發(fā)射信號的頻域特征,指出了聲發(fā)射信號中與刀具磨損狀態(tài)有關(guān)的成分頻譜范圍,提出了一種基于聲發(fā)射信號的雙閾值判斷監(jiān)測方法莉紊。

1.聲發(fā)射(AE)信號的能量分布

s聲發(fā)射是材料受外力或內(nèi)力作用而產(chǎn)生變形斷裂時,以彈性波的形式釋放能量的現(xiàn)象。切削加工中影響AE信號的因素很多,除了刀具磨損外,切屑纏繞攀誓、斷屑幼潮、刀具與工件表面的摩擦以及刀具斷裂或崩刃等都會引起AE信號的變化。AE信號具有較寬的頻率范圍(幾十千赫茲到幾兆赫茲),不同的AE信號源產(chǎn)生的AE信號的頻率范圍不同坏榜。為了確定反映刀具磨損狀態(tài)的AE信號的頻率范圍,對切削加工過程中AE信號的功率譜進(jìn)行分析坯苹。

(a)連續(xù)切屑

(b)崩碎切屑

圖1正常切削AE信號的功率譜

圖1是正常切削時AE信號的功率譜摇天。由圖可以看出,正常切削時AE信號主要分布在50～120kHz和180～220kHz兩個頻段粹湃。50～120kHz頻段范圍內(nèi)的AE信號主要由工件上第一剪切變形區(qū)的塑性變形,主(副)后刀面與工件之間的摩擦,以及切屑沿前刀面流出時受到前刀面的摩擦與擠壓使切屑進(jìn)一步產(chǎn)生滑移變形等引起。圖1b為崩碎切屑時AE信號的功率譜,此時出現(xiàn)在180～220kHz范圍內(nèi)的信號是由切屑折斷產(chǎn)生的泉坐。大量實(shí)驗(yàn)表明,切屑折斷为鳄、刀具內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展、刀具崩刃等所產(chǎn)生的AE信號主要為高頻信號,通常在100kHz以上腕让。以上分析表明,50～120kHz范圍內(nèi)的AE信號與刀具磨損狀態(tài)有著密切關(guān)系孤钦。

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