本项目针对镗孔过程中易发生切削颤振而影响精密孔加工质量的技术难题,提出一种集信号传感、调理、分析处理及反馈控制于一体的磁流变液自抑振智能镗杆构件的颤振抑制新思路。由于镗削颤振过渡过程的振动信号具有信息量大、非平稳、信号特征重复再现性差的特点,引入隐马尔科夫模型(HMM)作为基本建模与识别工具,研究基于HMM的镗杆颤振征兆在线识别与预报理论;根据磁流变液材料可在液、固态之间进行快速、连续、可逆转化的特性,将其应用于镗杆动态特性的调节过程,研究磁流变液对镗杆动态特性的影响规律及其理论模型;最终,建立磁流变液自抑振智能镗杆构件的颤振抑制新方法和理论新体系。本项目研究将促进镗杆颤振征兆在线识别、预报及其抑振技术的进步,对保证孔镗削加工质量、提高生产率具有重要的学术价值和应用价值。
本项目完成的主要研究工作及取得的主要研究成果如下(1)研究了磁流变液材料的粘滞性随磁场强度大小的变化规律,以及磁流变过程对结构刚度、阻尼等动力特性参数的影响规律。(2)根据磁流变液的特性研制了磁流变自抑振智能镗杆,同时完成了智能镗杆的电磁特性以及结构静动态特性设计理论及其优化技术研究;(3)建立了磁流变智能镗杆的多体动力学模型,并在此基础上对切削系统进行了的稳定性分析;(4)深入剖析了颤振产生的机理,提出了一种在一定范围内不断变化镗杆固有频率来破坏颤振产生条件的控制策略,并对其控制参数选择进行了优化;(5)提出了一种基于隐马尔可夫模型的颤振识别预报方法,实验和仿真研究表明该方法能快速识别颤振,并具有较高准确率(超过90%);(6)搭建了磁流变智能镗杆的实验系统,进行了颤振控制效果实验和颤振控制参数优化选择实验,均取得了较好的结果;本项目研究将促进镗杆颤振征兆在线识别、预报及其抑振技术的进步,对保证孔镗削加工质量、提高生产率具有重要的学术价值和应用价值。本项目已正式发表共13 篇,其中被SCI检索2篇,EI检索7 篇,ISTP检索4 篇。已正式授权国家发明专利2项,新型实用专利3项。