机床封闭空间内切削声场分布有限元分析

声音传感器具有易安装、无需粘附传感器和不干扰加工过程等特点,在加工过程刀具磨损在线监测中具有广泛的应用前景。但是,在机床封闭空间内声音传播过程受机床内壁、主轴和工作台等结构影响,将产生反射、衍射等现象,导致声场分布具有较大差异性,为声音传感器的合理布置带来困扰。为此,以数控铣床为研究对象,基于声学有限元理论建立铣削加工声场仿真模型,采用压力声学瞬态分析方法,建立正弦加速度声源信号在机床内的传播模型,采用傅里叶变换对机床内声场进行频谱分析。结果表明,在距声源0.4 m和壁面的位置,声压较大,在机床中部,声压随声源距离的增大而减小。本模型为基于声信号的刀具磨损监测奠定了基础。