基于音频技术的钛合金钻杆车削加工刀具磨损状态监测研究.pdf

I 匐 出 基于音频技术的钛合金钻杆车削加工 刀具磨损状态监测研究 W ear condit ion m onit or ing r es ear ch of t it anium al l oy dr il l pip e t ur ning t ool bas ed on au dio t echnoI ogy 欧阳刚 陈洪涛 韩俊峰 OUY ANG Ga n g CHEN Ho n g t a o HAN J u n f e n g 1 四川工程职业技术学院 德阳 6 1 8 0 0 0 2 德阳市重型机械备件厂 德阳 6 1 8 0 0 0 摘要 在钛合金钻杆车削加工过程中 同时采集各阶段的中 高频声音信号和振动信号 通过信号对 比分析 分析在刀具磨损值变化的条件下中 高频声音信号与振动信号的关系 验证音频分 析技术在钛合金钻杆加工中刀具磨损状态监测的有效性 关键词 钛合金 振动信号 音频分析 刀具磨损 中图分类号 T P5 0 6 3 文献标识码 B D o i 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 4 0 6 下 1 6 0 引言 近年来 伴随我国金属冶炼技术的不断提升 钛合金材料越来越广泛的应用到石油 化工 航空 航天及军事等领域 在石油钻采生产中 钛合金钻 杆在钻短半径水平井 大位移井 超深井等特殊工 况井 中具备 良好的优越性 但是 由于受到钛合金 材料切削加工性能的影响 钛合金钻杆加工难度较 大 目前在实际应用中还并不广泛 钛合金钻杆 的加工过 程刀具磨损速度快 消 耗高 如何方便 快捷的采集加工过程 的信息进 行分析 改进切削用量 提升切削加工效 率 是 生产过程 中亟待解决的问题 在实验室可 以采用 采集切削过程 中的振动来分析 刀具磨损 但是所 需要购置的仪器及设备改装相对成本较高 在企 业应用中相对较少 在音频分析技术 日趋 完善的今天 中 高音 频信号 的采 集直接真实 采集方法简便 设备简 单 能广泛 应用于实际生产 中 但是 音频分析 在实际应用中的有效性需要进行验证 根据 声学原理 切削力作用下 声源的音频信 号伴随振动 能量 的变化 而变化 切削过程 中振动 产生 的叠加音 波随振动 的增强而加大 实验采集 加工过程 中的中 高频 声音信 号及振动 信号 通 过分析各种信号 的特征 找出不同刀具磨损状态 下的音频信号 与振动信号 的关 系 验证 音频分析 技术的有效性 促进音频分析技术的广泛应用 对 提升钛合金钻杆的加工效率有较强的实用意义 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 4 0 6 下 一0 0 6 1 0 3 1 实验条件与检测方法 1 1数据采集原理 本实验的数据采集原理如 图1 所示 采用双通 道分别采集实验过程 中的 中 高频声音信号和振 动 信号 图1 数据 采集原理 图 实验 中P C通道用于采 集中 高频音频信号 工控机通道用于采集切削力及振动信号 如图1 所 示 将电容式传声器E C M与P C机连接 使用音频 采集软件采集音频信息 同时 将 重新设 计的与传感器匹配的机座和 刀 架分 别安 装好x Y z三 个方 向的振 动传 感 器 用于检测三个方向的振动信号 1 2 实验条件 试 验 机 床 CK61 43 主 轴 转 速 范 围4 0 2 5 0 0 r min 主轴电机功率5 5 k W 收稿日期 2 0 1 4 0 3 0 3 作者简介 欧阳刚 1 9 7 5一 男 四川自贡人 技9 币 实验师 研究方向为数控加工技术 第3 6 卷第6 期2 0 1 4 0 6 下 6 1 学兔兔 w w