周友行　杨文佳　谢赛元　张　俏　章

本毅湘潭大学，湘潭,411105



孔系钻削振动信号特征波动可视化研究及其应用

周友行杨文佳谢赛元张俏章

本毅湘潭大学，湘潭,411105

摘要：为解决工程应用中切削参数一致的孔系加工质量一致性评估的难题，提出了一种基于振动信号特征波动可视化的聚类分析方法。首先采用振动传感器监控孔系钻削过程，提取各孔振动信号小波包能量谱和高阶统计量特征；然后利用雷达图得到各孔振动信号特征矩阵分布图，提取信号特征雷达图多边形重心特征；最后采用模糊C-均值(FCM)算法对雷达图平面重心点集进行聚类分析。理论分析结果与人工检测结果对比表明：该方法可直观呈现孔系钻削质量分布情况，简便、可靠地实现孔系钻削质量的一致性评估。

关键词：钻削质量；振动信号；小波包能量谱；高阶统计量；雷达图；聚类分析

0引言

航空航天产品制造过程中，存在大量切削参数一致的孔系零件加工，但往往由于零部件材料成分不均匀和切削加工过程中的不可控因素(如机床振动、刀具磨损破裂等)影响，导致孔系零件加工质量差异较大，带来严重的安全隐患。同时，孔系钻削加工常处于封闭或半封闭的环境，很难直接检测每一个钻孔尺寸偏差、几何精度、表面粗糙度和微观物化性能等质量表征参数。因此，研究可快速有效监测和分析孔系钻削加工质量一致性评估的方法十分必要。

近年来，国内外学者通过研究和分析钻削过程监测信号，在有效预测和控制单一钻削质量方面取得了一定成就。……