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通过对车削工件表面纹理进行单幅与车削序列的Hurst指数计算,研究了车削工件表面纹理、Hurst指数和刀具的磨损状态之间的关系。结果表明,初期加工出的纹理,Hurst值大于0.5,表明车削工件表面纹理是一种可预测的纹理,刀具处于初期磨损阶段;在正常车削阶段,Hurst值在0.6左右,表明车削工件表面纹理在持续着这种规律性和周期性,刀具为正常磨损阶段;在刀具进入剧烈磨损阶段,Hurst值小于0.5,车削工件表面纹理杂乱无规律,刀具濒临破损。
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基 于 Hurst 指 数 与 纹 理 分 析 的
刀 具 磨 损 状 态 监 测 技 术 研 究
孙林丽 李言 郑建明
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院陕西 西安
摘要 通过对车削工件表面纹理进行单幅与车削序列的 Hurst 指数计算研究了车削工件表面纹
理Hurst 指数和刀具的磨损状态之间的关系 结果表明初期加工出的纹理Hurst 值大于 表
明车削工件表面纹理是一种可预测的纹理刀具处于初期磨损阶段在正常车削阶段Hurst 值在
左右表明车削工件表面纹理在持续着这种规律性和周期性刀具为正常磨损阶段在刀具进
入剧烈磨损阶段Hurst 值小于 车削工件表面纹理杂乱无规律刀具濒临破损
关键词 车削工件表面纹理 Hurst 指数 刀具磨损 分形布朗运动
中图分类号 TP文献标识码 A
Research on Techniques of Cutting Tool Wear Condition Monitoring
Based on Hurst Index and Texture Analysis
SUN Linli LI Yan ZHENG Jianming
Faculty of Mechanical and Precision Instrument Engineering Xian University of Technology Xian China
Abstract This paper studies the relationship among cutting surface texture the Hurst index and tool
wear state via the calculation of the Hurst index of single cutting workpiece sequence and the cutting
workpiece surface textureThe results indicate that the Hurst index in the initial processing stage is over
showing that the cutting surface texture is a kind of predictable texture when the cutting tool is in the
stage of initial wearing but in the stage of normal cutting the Hurst index is or so demonstrating
that the cutting surface texture continues this kind of regularity and periodicity when the cutting tool is in
the stage of normal wearingWhen the cutting tool is in the stage of acute wearing the Hurst index is
less than illustrating that the cutting surface texture is in a mess without regularity so that the cutting
tool is close to breakage
Key words cutting surface texture Hurst index tool wear fractal Brownian motion
收稿日期
基金项目 陕西省科学技术研究计划基金资助项目JK
作者简介 孙林丽女陕西咸阳人博士生研究方向为刀具磨损与图像处理 Emailrourouxiangcom
李言男陕西彬县人教授博导研究方向为机电测控技术先进制造技术 Emaillyjyxyxaut
educn
在车削过程中刀具的磨损状况会影响加工工
件的表面纹理特性 反过来说工件表面的纹理提
供了可靠的可检测的信息以判断车削刀具的磨损
状态
多年来众多学者在刀具磨损破损的监测方面
进行了大量的研究
目前刀具磨损的监测方法
主要有三种类型一是检测面在刀具磨损表面的基
于刀具磨损表面图像的直接监测方法二是检测面
位于被加工工件表面的基于工件表面纹理图像的间
接监测方法三是检测面在刀具刃口处切屑上的基
于切屑图像的准直接监测方法 其中基于工件表
面纹理图像的间接监测方法所需的设备少拍摄方
便所用时间少等优点逐步发展成刀具状态监测的
重要的监测手段 本文引入 Hurst 指数定量分析
在不同车削加工中的车削纹理所体现出来的 Hurst
指数和 V
n
logn曲线得到了对于刀具磨损的判断
具有较好识别的特征参数
1R S 分析及 Hurst 指数
英国科学家 Hurst赫斯特 长期在埃及对尼罗
河进行水文测量工作 他根据观测到的数据进行分
析否定了传统的水文学家认为 水流量的变化是
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