專利名稱：一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備可靠性評(píng)估和剩余有效壽命預(yù)測(cè)應(yīng)用研究方面，特別涉及一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流設(shè)備，提高其設(shè)計(jì)可靠性、故障診斷的準(zhǔn)確性和排故維修的有效性一直受到人們的高度重視。所以，加強(qiáng)數(shù)控設(shè)備監(jiān)測(cè)及維修，提高設(shè)備的可靠性，降低數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生率已是一個(gè)必須要解決的重要問(wèn)題。刀具系統(tǒng)作為數(shù)控裝備的一個(gè)重要部件，其可靠性必然會(huì)影響到整個(gè)裝備系統(tǒng)的加工效率和穩(wěn)定性。對(duì)刀具壽命的精確估計(jì)和適時(shí)更換不僅可以降低生產(chǎn)成本，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還可以保證工件表面加工質(zhì)量。對(duì)于數(shù)控車床加工刀具，在IS03685、IS08688、ANSI/ASME B94. 55M、GB/T16461 等標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其失效定義和壽命估計(jì)都是以磨損區(qū)域某點(diǎn)的值作為基準(zhǔn)，最常用的指標(biāo)是后刀面磨損量，這些數(shù)據(jù)都需要通過(guò)直接法測(cè)量。但是直接法存在價(jià)格昂貴、間斷測(cè)量、干擾加工等缺點(diǎn)，因此以振動(dòng)信號(hào)為主要研究對(duì)象估計(jì)刀具磨損狀態(tài)的間接法得到了很大發(fā)展。 實(shí)際加工過(guò)程中引起刀具振動(dòng)的原因很多，除切削過(guò)程中的摩擦力變化、積屑瘤的時(shí)生時(shí)滅、金屬材料內(nèi)部的硬度不均勻、刀具磨損及其他因素。刀具從鋒利到磨鈍的過(guò)程中，其振動(dòng)信號(hào)的幅值和分布都會(huì)發(fā)生變化，所以對(duì)振動(dòng)信號(hào)分析的主要目的在于通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)處理方法提取刀具磨損的顯著特征，并將這些特征與可靠性評(píng)估模型結(jié)合起來(lái)對(duì)刀具運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)估。傳統(tǒng)的基于樣本壽命統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的可靠性分析方法得到的是設(shè)備的整體可靠性估計(jì)，對(duì)于正在運(yùn)行的單臺(tái)或小批量設(shè)備來(lái)說(shuō)，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)意義不大，人們更關(guān)心的是當(dāng)前所用設(shè)備的壽命裕度和可靠性。設(shè)備退化信息能夠?qū)崟r(shí)反映設(shè)備的運(yùn)行性能、精度，準(zhǔn)確判定設(shè)備的時(shí)間、動(dòng)態(tài)特性，揭示產(chǎn)品失效與性能退化之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法，將設(shè)備狀態(tài)信息引入到可靠性評(píng)估當(dāng)中，更能反映設(shè)備的時(shí)間動(dòng)態(tài)特性，且不需要估計(jì)特征指標(biāo)的退化軌跡和分布函數(shù)，適合機(jī)床類退化失效型設(shè)備的服役性能評(píng)估。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法，包括以下步驟步驟一、信號(hào)分析和特征提取通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)取車刀加工過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)和相應(yīng)磨損量數(shù)據(jù)，利用正交小波基函數(shù)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行小波包分解和重構(gòu)，使得耦合在一起的多載波振動(dòng)信號(hào)分解為兩個(gè)或兩個(gè)以上的單載波振動(dòng)信號(hào)，計(jì)算特征頻帶信號(hào)時(shí)域特征； 與刀具磨損量進(jìn)行相關(guān)分析，提取刀具磨損量顯著指標(biāo)，確定刀具失效閾值；
步驟二、利用步驟一中的刀具磨損狀態(tài)顯著指標(biāo)建立logistic回歸模型，對(duì)正在運(yùn)行的刀具進(jìn)行可靠性評(píng)估指標(biāo)和失效壽命預(yù)測(cè)。步驟一中所述的信號(hào)分析和特征提取包括以下步驟一、小波包分解和重構(gòu)假設(shè)一個(gè)能量有限信號(hào)的尺寸空間為仏°，通過(guò)小包變換，^被二進(jìn)地分解成多個(gè)子空間。其迭代公式為= Uf U2廣其中，j(j彡0)為分解層次，φ表示正交分解，？7;+1，U21" and “廣1三個(gè)閉包空間分別對(duì)應(yīng)的小波函數(shù)為ψηα)，ψ2ηω和Ψ2ιΛα)，并滿足雙尺度方程 Ψ η (0 = ^Σ(2t -幻
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權(quán)利要求
1.一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、信號(hào)分析和特征提取通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)取車刀加工過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)和相應(yīng)磨損量數(shù)據(jù)，利用正交小波基函數(shù)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行小波包分解和重構(gòu)，使得耦合在一起的多載波振動(dòng)信號(hào)分解為兩個(gè)或兩個(gè)以上的單載波振動(dòng)信號(hào)，計(jì)算特征頻帶信號(hào)時(shí)域特征；與刀具磨損量進(jìn)行相關(guān)分析，提取刀具磨損量顯著指標(biāo)，確定刀具失效閾值；步驟二、利用步驟一中的刀具磨損狀態(tài)顯著指標(biāo)建立logistic回歸模型，對(duì)正在運(yùn)行的刀具進(jìn)行可靠性評(píng)估指標(biāo)和失效壽命預(yù)測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法，其特征在于，步驟一中所述的信號(hào)分析和特征提取包括以下步驟一、小波包分解和重構(gòu)假設(shè)一個(gè)能量有限信號(hào)的尺寸空間為 /。°，通過(guò)小包變換， /〗被二進(jìn)地分解成多個(gè)子空間。其迭代公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法，其特征在于步驟二所述的可靠性評(píng)估指標(biāo)和失效壽命預(yù)測(cè)，其具體步驟如下對(duì)應(yīng)于時(shí)刻ti;刀具磨損狀態(tài)顯著指標(biāo)可表示為一個(gè)k+Ι維向量\ = (l,xli;X2i,...， xki)‘，刀具狀態(tài)為Yi(正常時(shí)Yi = 1，否則Yi = O)。則刀具的可靠性函數(shù)可以用 Logistic回歸模型表示
全文摘要
一種基于Logistic模型的數(shù)控機(jī)床刀具可靠性評(píng)估方法，包括以下步驟步驟一、信號(hào)分析和特征提取通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)取車刀加工過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)和相應(yīng)磨損量數(shù)據(jù)，利用正交小波基函數(shù)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行小波包分解和重構(gòu)，使得耦合在一起的多載波振動(dòng)信號(hào)分解為多個(gè)單載波振動(dòng)信號(hào)，計(jì)算特征頻帶信號(hào)時(shí)域特征；與刀具磨損量進(jìn)行相關(guān)分析，提取刀具磨損量顯著指標(biāo)，確定刀具失效閾值；步驟二、利用步驟一中的刀具磨損狀態(tài)顯著指標(biāo)建立logistic回歸模型，對(duì)正在運(yùn)行的刀具進(jìn)行可靠性評(píng)估指標(biāo)和失效壽命預(yù)測(cè)。本發(fā)明將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息引入到性能評(píng)估和可靠性分析當(dāng)中，能更準(zhǔn)確地反映出設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102176217SQ20101060357
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者何正嘉, 張周鎖, 李兵, 訾艷陽(yáng), 陳保家, 陳雪峰 申請(qǐng)人:西安瑞特快速制造工程研究有限公司