第10期 2016年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)10009104
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2016.10.024
No.10 Oct.2016
基于声发射的KDP晶体表面波纹度智能控制研究
关佳亮，任勇1，陈玲，赵显辉，朱生根
（1.北京工业大学机电学院，北京100124;2.北京工研精机股份有限公司，北京101312）
摘要：针对KDP晶体超精密加工过程中切削效率较低、难以捕提表面状态与追求高效率、高表面质量加工存在矛盾的问题，研究基于声发射的KDP晶体表面波纹度智能监测，建立反馈机制，智能在线控制KDP晶体表面波纹度。首先，利用二次通用回归旋转组合法设计工艺参数组合，采用单点金刚石飞刀切削技术（SPDT)对KDP晶体进行不同工艺参数下波纹度采样实验，同时采集了不同表面波纹度状态下的声发射信号；然后，分析可有效监测波纹度状态的时域和频域特征，利用MATLAB软件对声发射信号进行多辨小波分解和重构，提取各子频段的能量百分比，筛选出与波纹度密切相关的特征小波频段：最后，利用RBF神经网络技术建立表面波纹度状态与信号特征值的映射系统，训练
并测试了网络系统的可靠性，实现了表面波纹度状态的智能监测。关键词：KDP晶体；表面波纹度；声发射：小波分析；神经网络
中图分类号：TH161；TG506
文献标识码：A
Research on Intelligent Control for KDP Crystal Waviness Based on Acoustic Emission
GUAN Jia-liang',REN Yong', CHEN Ling' ,ZHAO Xian-hui',ZHU Sheng-gen
(1. College of Mechanical Electrical, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Beijing Precision Machinery & Engineering Research Co., Lid., Beijing 101312, China)
Abstract: In the process of ultra-precision machining of KDP crystals, it is difficult to discriminate the sur-face quality and ensure cutting efficiency, but actually pursue the high efficiency and high precision machi-ning ,so it is necessary to do research of KDP crystal surface waviness intelligent monitoring based on the a-coustic emission, final develop the feedback mechanism and intelligent online control system. First of all, the KDP crystal waviness process optimization parameters combination was designed by using Quadratic re-gression rotation and waviness sampling experiments was carried out by single point diamond turning ( SP-DT) technology, meanwhile collected AE signal under different surface waviness state; Then, analyzed the time domain and frequency domain characteristics which can effectively monitor of waviness state, using the MATLAB software for acoustic emission signal wavelet decomposition and reconstruction, extracted the per-centage of energy spectrum, filtrated the characteristics of wavelet spectrum was closely related with wavi-ness ; Finally ,the contoral system in which signal characteristic value mapping surface waviness state was es-tablished based on RBF neural network technology, trained and tested the reliability of the network system, monitoring the state of the surface waviness was implemented.
Key words: KDP crystal; waviness; acoustic emission;wavelet analysis; wavelet neural network
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引言
KDP磷酸二氢钾KH,PO,）晶体是一种质软、易
朝解、脆性高、各向异性、对温度敏感、易并裂及不利于加工的非线性光学元件。在高功率激光系统惯性约束核聚变光学元件加工中，对大口径KDP晶体的技术要
收稿日期：2015-11-14；修回日期：2015-12-13
求极高，表面波纹度是影响KDP晶体加工因素申最复杂且最难控制的指标，研究加工过程中智能化在线监测及反馈，将对航空航天应用领域中高精度加工 KDP晶体提供重要理论依据
KDP晶体表面波纹度的大扰动性，既与加工工艺参数的选择有关，也受到机床系统的加工状态和环境
*基金项目：国家科技重大专项：特殊晶体材料单点金刚石飞刀切削超精密机床(2011ZX04004-042）
作者简介：关佳亮（1964一），男，黑龙江佳木斯人，北京工业大学教授，博士，研究方向为难加工材料的精密超精密加工技术，（E-mail）Guanjl@
bjut.edu.cn；通讯作者：任男（1990一），男，山西吕梁人，北京工业大学颈士研究生，研究方向为难加工材料的精密超精密加工技术，
(E mail) renyong@ emails. bjut. edu. cn。万方数据