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新闻来源:上海锐德利制刀    点击数:    更新时间:2010-6-14    收藏此页

刀具磨损的检测方法通常可分为直接测量法和间接测量法两类。直接测量法就是直接测量刀具后刀面磨损带中间部分的平均磨损量;而间接测量法则是通过测量与刀具磨损有关的物理量(如切削力、声发射等),并根据它们与刀具磨损之间的对应关系来判别刀具磨损情况。
常用的一种间接测量法是选取切削分力的比值和该比值的变化作为判别刀具磨损的特征量,一旦这两个特征量超过某一阈值,即判定刀具已经磨损。但在应用该方法对刀具磨损进行实际检测时,由于振动和随机噪声的干扰,很容易出现误判。此外,由于刀具的正常磨损与异常磨损之间的界限具有不确定性,因此对判别阈值的预先设定比较困难,必须依靠经验和多次切削试验才能确定。另外该方法在不同的应用场合性能不够稳定。为此,本文提出一种新的间接测量方法,即利用小波变换对切削力信号进行分析,通过计算切削力信号的奇异性指数来实现对刀具磨损的检测。
2 奇异性指数与刀具磨损的对应关系
若信号f(t)在某点出现突变或某阶导数不连续,则称信号在该点具有奇异性,一般用Lipschitz 指数(简称Lip指数)来描述信号f(t)的奇异性程度。设有非负整数n,n≤a≤n+1,如果存在常数A>0以及n 次多项式pn(t),对于t∈(t0-d,t0+d)时下式成立:
|f(t)-pn(t-t0)|≤A|t-t0|a (1)
则称f(t)在t0处是Lipa的。如果f(t)在t0的Lip指数a<1,则称t0为f(t)的奇异点。
Lip指数给出了信号f(t)在t0点可导性的精确信息。若n≥1,则f(t)在t0处n阶可导,第n阶导数在t0点具有奇异性,且pn(t-t0)为f(t)在t0处的Taylor 级数的前n+1 项;当n=0 时,pn(t-t0)=f(t0),则由(1)式可知阶跃信号在阶跃点处a=0。若信号f(t)无限次可导,则该信号不具有奇异性。
在切削加工中,当刀具磨损时,切削力会随之增大,且切削力在不同磨损阶段的差异可反映刀具的实际磨损状态。如果切削力信号突然上升或下降,则预示着刀具可能折断。由此可见,当刀具磨损时,相应的切削力信号存在奇异性,且奇异性指数的大小与刀具磨损状态具有一定对应关系,即刀具的磨损状态决定着切削力信号变化的剧烈程度,而奇异性指数正是用于描述这种剧烈程度的一个指标。刀具磨损越严重,相应的切削力信号变化越剧烈,Lip指数也越小;当刀具折断时,切削力信号会发生突变,此时对应的Lip指数a=0;Lip指数越接近于1,则说明切削力越平稳,刀具的磨损程度也越轻。由此可知,通过Lip指数对切削力信号变化程度的描述,可以真实反映刀具磨损状态。基于上述

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