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工程陶瓷材料因其具有优良的物理、化学和机械性能,被广泛应用于电子、汽车、航空航天、化工、机械、能源和军事等领域。但由于工程陶瓷在加工过程中表现出的难加工性,导致其表面质量难以控制,限制了其进一步的推广应用。为了提高工程陶瓷的加工质量,本文对工程陶瓷加工设备和工程陶瓷加工过程稳定性控制技术进行了研究。 本课题主要研究内容如下: (1)综合考虑工程陶瓷加工特点以及导轨、主轴等对加工精度的影响,开发了具有高精度、高刚度、高稳定性的精密工程陶瓷加工平台。该加工平台采用花岗岩平台、气浮导轨、气体静压轴承、光栅尺等零部件。根据气体静压导轨和气体静压轴承对压缩空气的质量要求,对供气系统进行了设计并完成过滤器和干燥器的选型。在加工平台装配完成后,对其运动精度进行测量,使其满足工程陶瓷加工的使用要求。 (2)对工程陶瓷磨削过程的振动信号进行监测,提取固有频率频带能量百分比R作为磨削颤振预报的特征量。固有频率频带能量百分比R在稳定磨削阶段很小,在磨削颤振孕育阶段逐渐增大,当达到磨削颤振阶段时固有频率频带能量百分比R达到最大值,此时固有频率频带的能量约占该组能量的100%。因此,固有频率频带能量百分比R能够很好地反映出磨削颤振的产生和发展状态。以固有频率频带能量百分比为特征量,本文提出了基于ARIMA的磨削颤振预测方法。该方法能够有效预测出磨削颤振,避免因加工过程异常造成的危害。 (3)对工程陶瓷产品质量特性值进行了研究。针对产品质量特性数据较少且无先验知识的条件下,为了准确使用休哈特控制和预控图,使用随机加权法对当前样本的分布参数进行估计,提出了单值动态预控图法。该方法融合休哈特控制图和预控图的优点,弥补了两者的不足。通过该方法可以判断加工过程是否异常以及异常原因。