基于BP神经网络的微孔钻削实时监测.pdf

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1、2010年1O月机床与液压Oet．2010第38卷第20期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．38No．20DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．20．005基于BP神经网络的微孔钻削实时监测李雪，熊建桥，邵秋萍，欧益宝(南京工程学院机械工程学院，江苏南京211167)摘要：为防止微孔钻削过程中钻头折断，研制微孔钻削在线监测系统。该系统以主轴电机三相电流对应的电压信号为监测对象，应用神经网络建立钻头磨损状态与信号特征的关系模型，以此获取隐含微细钻头磨损状态的信息值。实验

2、结果表明，应用此系统进行微孔钻削在线监测，可以有效避免微钻头的折断，提高钻头的利用率。关键词：神经网络；微孔钻削；实时监测中图分类号：TP206．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)20-012～3Rea1．．timeMonitoringonMicro-．holeDrillBasedonBPNeuralNetworkLIXue，XIONGJianqiao，SHAOQiuping，OUYibao(SchoolofMechanicalEngineering，Na-jingInstituteofTec

3、hnology，NanjingJiangsu21l167，China)Abstract：Anon—linemicro—holedrillingmonitoringandcontrolsystemwasdevelopedtoavoidthedrillbreakingduringtheprocessofmicroholedrilling．Bymonitoringthevoltagesignalconnectedwith3phasecurrentofthespindlemotor，amodelbetweenthedril

4、lwearingstatesandthesignalcharacteristicswasbuiltbasedonneuralnetworkandthecorespondinginformationthatincludedconnotativewearingstatesofmicro—sizedrillwasobtained．Thetestresultsshowthaton—linemicro-holedrillingmonitoringwiththeabovesystemcanavoideffectivelythe

5、drillbreakingandimprovetheutilizationratioofthedril1．Keywords：Neuralnetwork；Microholedrilling；Real—timemonitoring近年来随着科技的发展，直径在1mm以下的微主轴或工件装夹系统机械结构做较大的改动，破坏了孔广泛应用于汽车、电子、微小机械、仪器仪表以及加工系统的刚度，一定程度上限制了它的应用。考虑流体控制、光纤技术等诸多领域。在微孔的各种加工到目前的微孔钻床大多采用低电压、大电流的主轴电方法中，钻削加工可以获

6、得较好的加工质量及较高的机，钻削力的变化会直接导致主轴电机电流的变化，生产效率，因此在国内外占主导地位。在微细钻孔为此，作者提出了微孑L钻削加工中以主轴电机三相电中，微钻头极易折断，并造成工件报废。如何避免钻流为监测对象，通过主轴电机电流来监测刀具状态不头折断是长期困扰微孔钻削加工的技术难题。钻需要对现有的设备做较大的改动，只需稍微改动一下头折断的根本原因在于磨损后钻削力增大，达到了所主轴电机的供电线路，实施起来相对方便、简单。能承受的极限。因此，通过钻削力在线监测来预测微1实验系统钻头折断、实时报警换刀是一种行之

7、有效的方作者研制了以主轴电机三相电流为监测对象的微法。J。例如：通过可靠性试验，找出微钻头折断时孔钻削在线监测系统。该系统由硬件系统和软件系统的钻削力极限值的分布规律，进而建立基于可靠性的组成。其硬件主要包括数据采集和伺服控制系统。软钻削力监测模型来实施对微钻头钻削力的在线监测，件lLabVlEW软件为f主轴电机三相电流f』主轴进给机构f收到了较好的效果。但这种方法需要的样本容量大，编程环境，实现对主轴厂过程复杂。由于钻削加工中，钻头的磨损状态存在非电流对应电压信号的采=二二工二==二工二=线性、不确定性，因此难以

8、建立信号特征与钻头磨损集、滤波、存储、显示堕状态关系的精确数学模型。人工神经网络作为智能控及对主轴进给运动的伺l工控机H单片机系统1制领域中重要的智能控制方法，特别适合于在线监测。在曼棼线监测：，．系统构成如图图一1主轴电机电亲流微孑L钻削过程中，监测对象可以是轴向力和扭矩，也可以是主轴电机电流。在获取钻削力(如轴1所示。向力或扭矩)信号时，测力仪往往要安装