Die Wavelet-Analyse von Überschnitten in Freiformflächen CNC-Bearbeitung

Im Formenbau kommt eine Vielzahl von Geräten wie CNC-Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren zum Einsatz. Der Herstellungszyklus ist lang. Bediener sind anfällig für Ermüdung. Sobald ein Fehler auftritt, vergehen oft einige Sekunden nach menschlicher Wahrnehmung, um entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, was zu Produktausfällen führen kann, die erhebliche wirtschaftliche Schäden verursachen können. Es gibt viele in- und ausländische Forschungsberichte zur Werkzeugbruch- und Bearbeitungsfehlerdiagnose in der allgemeinen Teilebearbeitung. Die meisten von ihnen konzentrieren sich auf Schallemission, Schnittkraft- oder Schwingungsüberwachung usw. und es wurden große Fortschritte erzielt. Die Verarbeitung ist jedoch kompliziert. Formen und anderen Werkstücken mit Freiformoberflächeneigenschaften fehlt es noch an einer effektiven Überwachungstechnik. Der Grund dafür ist, dass das Überschneidungssignal schwer zu erkennen ist. Eine andere besteht darin, wirksame Mittel für die Echtzeitüberwachung bereitzustellen. Dieser Artikel verwendet aktuelle Signalverarbeitungstools – Wavelet-Analyse. Eine "fokussierte" Abtastung wird an den verschiedenen Zeitperioden und Frequenzbändern des Originalsignals durchgeführt, um das Überschneidungssignal genau aus dem Zeit-Frequenz-Raum zu extrahieren. 1 Konzept der Wavelet-Analyse Die Wavelet-Analyse ist die Weiterentwicklung der Fourier-Analyse. Es verwendet eine Xu Shuxin et al.: Freiformflächen-Numerische Steuerung Wavelet-Analyse des Überschneidens in der Bearbeitung Als Integraltransformationsfunktion wird die elastische Wavelet-Basisfunktion kb(t) verwendet. Für unterschiedliche Frequenzen wird das Zeitfenster automatisch geändert, wenn die Hochfrequenzeigenschaften analysiert und entsprechend der Ausdehnung und Kontraktion des Skalenparameters a (a wird verringert) analysiert und erkannt werden Zeitfenster wird automatisch erweitert und das Frequenzfenster wird automatisch verengt, wodurch die adaptive Änderung des Zeit-Frequenz-Fensters für verschiedene Zeiträume realisiert wird. Die Basisfunktion kann geändert werden. Schieben Sie entlang der Zeitachse, sodass Sie jederzeit alle Details des Signals analysieren können.

2 Prinzip der Wavelet-Analyse des Overcut-Signals bei der Freiformoberflächenbearbeitung. In der CNC-Bearbeitung wird der Schnittpunkt der Werkzeugstirnfläche mit der Werkstückoberfläche als Überschneiden bezeichnet. Es gehört zu anormalem Schneiden. Wenn die Freiformfläche des Werkstücks überschnitten wird, ändert sich die Schnittkraft schlagartig, die Schnittleistung ändert sich und der Motorstrom, der das Werkzeug antreibt, ändert sich entsprechend. Daher kann die Überwachung der Änderung des Motorstroms mit der Schnittkraft indirekt den Werkzeugstatus überwachen und das Stromsignal vom Spindelmotor extrahieren. Die einfachste Methode besteht darin, I/ mit einem Serienwiderstand auszuführen. U-Umwandlung, Ausgabe in Form von Spannung, aber das Hinzufügen eines Widerstands ändert die Lasteigenschaften des Motors selbst, was die Genauigkeit der Messung verringert. Darüber hinaus müssen andere an beiden Enden des Widerstands angeschlossene Instrumente äquivalent transformiert werden, um sein Potenzial zu suspendieren, was zweifellos die Komplexität des Messsystems erhöht. In Anbetracht dessen verwendet dieses Papier einen magnetisch abgeglichenen Hall-Stromsensor. Der Sensor selbst wird an eine Gleichstromversorgung angeschlossen. Innerhalb des Hall-Elements wird ein Magnetfeld erzeugt. Wenn der Stromeingangsanschluss des Motors mit dem Sensor verbunden ist, wird an seinem Ausgangsanschluss Strom erzeugt. Es erzeugt ein ausgeglichenes Magnetfeld innerhalb des Hall-Elements. Wenn sich der Motorstrom ändert, wird das ausgeglichene Magnetfeld beeinflusst. Um eine neue Balance zu erreichen, muss der Ausgangsstrom entsprechend geändert werden. Da das Hall-Element eine gute lineare Beziehung zwischen Eingang und Ausgang aufweist, kann die Schwankung seines Ausgangssignals indirekt die Änderung des Motorstroms widerspiegeln. Setzt man das Ausgangssignal Is f(t), dann kann die kontinuierliche Wavelet-Transformation von f(t) als Multi-Resolution-Approximation des inneren Produkts von f(t) und,)(, der entsprechenden Skalenfunktion 1, so die Basisfunktion von V/space sollte auch im V/+i-Raum liegen, die kanonische orthogonale Basis des V/+i-Raums kann daher verwendet werden, um die Approximationen von 1 bzw. 2' in der orthogonalen Projektion von V /+i und V/. Nach dem Projektionstheorem sollte die Auflösung Das Detailsignal von 2' die orthogonale Projektion des Originalsignals auf den orthogonalen Komplementärraum von V/etwa V+1 sein. Sei dieser orthogonale Komplementärraum W/, d.h. die Basisfunktion von W/Raum 2/(x -2/n) soll auch im V/+i-Raum liegen, also die kanonische orthogonale Basisformel (5) in der V+1-Raum auch verwendet werden kann, um das Signal/(t)GV+1 auszudrücken, dann zeigt die obige Formel, dass f( Die diskrete Näherung Af von t) aus der höheren diskreten Näherung Ad+i/ erhalten werden kann Filter passieren. Das Detailsignal D/f von f(t) kann auch aus der höheren diskreten Näherung Ad+i/pass ein weiteres Filter erhalten werden. Der Filter h(n)g(n) wird durch das innere Produkt der Skalierungsfunktion h(t) und der Wavelet-Funktion ⑴ definiert.

Für das vom Computer abgetastete digitale Signal ist das dyadische Signal ein kleiner Überschnitt. Werkzeug 2 Werkstücke sind anfällig. Um den Testprozess unter Berücksichtigung der grundlegenden Eigenschaften des Überschneidens zu vereinfachen, wurde in diesem Artikel der Überschnitt-Simulationstest wie gezeigt durchgeführt. Die Abtastfrequenz beträgt 1kHz.3.1 Die Prüfbedingungen für den Überschnitttest sind wie folgt: Der Durchmesser des Fräsers beträgt 8mm, die Schnitttiefe beträgt 1mm, die Spindeldrehzahl beträgt n=500U/min, die Vorschubgeschwindigkeit beträgt v=150mm /min, die Überschnitttiefe beträgt Hg = 0.05 mm, das Werkstückmaterial ist A3-Stahl und das Werkzeugmaterial ist Schnellarbeitsstahl. Das gemessene Signal ist wie in S im Overcut-Signal und Wavelet-Zerlegung gezeigt. Es ist ersichtlich, dass das Zeitbereichssignal komplizierter ist und es kein offensichtliches Überschneidungsmerkmal gibt. Bei Beobachtung im Frequenzbereich kann beispielsweise eine Echtzeitüberwachung aufgrund der fehlenden Positionierung im Zeitbereich nicht erreicht werden. das Ziel von. Daher wird das ursprünglich gemessene Signal einer Wavelet-Zerlegung unterzogen und die Transformationsergebnisse werden in den Transformationsergebnissen aufgelistet. Aus den Transformationsergebnissen ist ersichtlich, dass beim Auftreten der Überschneidung die Reflexion auf der kleinen Skala (hohe Frequenz) nicht offensichtlich ist, aber das Überschneidungsmerkmal auf der vierten Skala offensichtlich ist. Es zeigt, dass bei der tatsächlichen Überwachung ein Schwellenwert auf dieser Skala eingestellt werden kann, um den Schnittzustand zu identifizieren, und sein Schnittpunkt wird in beiden Zeit-Frequenz-Richtungen im Wavelet-Transformationsdiagramm genau lokalisiert, was für die Echtzeitüberwachung praktisch ist . 3.2 Gitterschnitttest Zwei Testbedingungen: Fräserdurchmesser beträgt 10 mm, Schnitttiefe = 0.5 mm, Spindeldrehzahl n = 500 U/min, Vorschubgeschwindigkeit v = 150 mm/min, Überschnitttiefe Q1 mm, Werkstückmaterial ist Flut, Werkzeugmaterial ist Schnellarbeitsstahl Das gemessene Signal und seine Wavelet-Zerlegung sind aus der Abbildung ersichtlich. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der Überschnittpunkt im Hochtonbereich nicht sichtbar ist. Auch auf der vierten Skala wird die Überschnitteigenschaft deutlich angezeigt. 4 Fazit Wavelet wandelt sich in die Zeit-Frequenz-Lokalisierung des Signals Bietet eine mathematische Grundlage, wendet die Wavelet-Analysemethode an, kann das Signal aus dem Zeit- und Frequenzbereich gleichzeitig analysieren und eine präzise Zeit-Frequenz-Positionierung der Punkte durchführen von Interesse. Bei der NC-Bearbeitung der Freiformfläche des Werkstücks ist das Überschneiden eine häufige Fehlerform. Der Eintrittspunkt enthält reichhaltige Frequenzinformationen, aber es ist schwierig, relevante Informationen über die Überschneidung nur aus der Beobachtung im Zeitbereich zu erhalten. Die Wavelet-Analyse kann das Signal zu verschiedenen Zeiten und Segmenten beobachten und verschiedene Informationen über den Frequenzmutationspunkt genau extrahieren. Es zeigt, dass der Raum zu bestimmten Zeiten "fokussiertes" Scannen verwendet, um die überschneidenden Informationen zu beobachten. Obwohl die Reflexion in einigen Frequenzbändern nicht offensichtlich ist, ist in anderen Frequenzbändern der Wavelet-Koeffizientenwert offensichtlich hervorstechend, wodurch der Schneidzustand des Werkzeugs in Echtzeit effektiv identifiziert werden kann.

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