本发明涉及非金属材料振动信号处理，具体涉及一种非金属材料的长孔加工方法。
背景技术：
1、非金属材料的长孔加工技术在现代工业中正不断发展，涵盖了高速加工、精密加工、激光加工、超声波加工、数控加工以及多轴加工等多种先进技术。这些技术的应用使得长孔加工在精度、效率和复杂性上都有了显著提升。由于长孔加工过程中钻头的悬伸较长，容易引起振动，这不仅可能导致加工精度下降，还可能对非金属材料造成损伤，减少工具寿命，并增加生产成本。因此，对长孔加工过程中的振动进行监测和控制显得尤为重要。通过实时监测振动数据，可以及时发现并解决加工过程中的问题，优化加工参数，减少材料损伤，提高工具使用效率，确保产品质量，从而提高整体的生产效率和经济效益。此外，振动监测还有助于实施预测性维护，减少意外停机时间，这对于非金属材料长孔加工技术的持续进步和工业应用的扩展具有重要意义。
2、在针对非金属材料的长孔加工方法中，由于孔的长度较长，且在加工时存在钻头的悬伸以及由此引起的振动，可能会出现异常振动，导致加工机床或加工钻头等装置出现问题，进而导致长孔加工过程中对非金属材料的损坏。
技术实现思路
1、为了解决由于孔的长度较长，且在加工时存在钻头的悬伸以及由此引起的振动，可能会出现异常振动，导致加工机床或加工钻头等装置出现问题，进而导致长孔加工过程中对非金属材料的损坏的技术问题，本发明的目的在于提供一种非金属材料的长孔加工方法，所采用的技术方案具体如下：
2、一种非金属材料的长孔加工方法，所述方法包括：
3、获取对非金属材料进行长孔加工的夹具振动信号与钻头振动信号；
4、根据对非金属材料进行长孔加工时夹具与钻头的振动特征，将所述夹具振动信号与所述钻头振动信号进行分段，获得所有阶段信号；任选一个阶段信号作为参考阶段信号；根据参考阶段信号中夹具振动信号、钻头振动信号内的噪声信号分布与噪声信号数量，获得参考阶段信号的噪声变化系数；根据参考阶段信号中夹具振动信号、钻头振动信号的周期分布特征与噪声变化系数，获得参考阶段信号的信号变化系数；
5、根据参考阶段信号中的信号变化系数大小，对非金属材料的长孔加工过程进行干预。
6、进一步地，所述阶段信号的获取方法包括：
7、将夹具与钻头振动最为剧烈的时期对应的所有振动信号作为孔入口阶段信号；
8、将夹具与钻头振动平稳的时期对应的所有振动信号作为孔中间阶段信号；
9、将除孔入口阶段信号与孔中间阶段信号以外的所有振动信号作为孔出口阶段信号；
10、将所述孔入口阶段信号、所述孔中间阶段信号与所述孔出口阶段信号作为阶段信号。
11、进一步地，所述噪声变化系数的获取方法包括：
12、在参考阶段信号中，根据夹具振动信号与钻头振动信号内每相邻两个噪声信号所处时间点，获得夹具振动信号与钻头振动信号内每相邻两个噪声信号的时间间隔；
13、根据噪声变化系数计算公式获取所述噪声变化系数，所述噪声变化系数计算公式如下所示：
14、
15、式中，c1表示参考阶段信号中的噪声变化系数；ns1表示参考阶段信号中夹具振动信号的噪声信号数量；ns2表示参考阶段信号中钻头振动信号的噪声信号数量；表示参考阶段信号中夹具振动信号内第ns1个噪声信号与第ns1-1个噪声信号之间的时间间隔；表示参考阶段信号中钻头振动信号内第ns2个噪声信号与第ns2-1个噪声信号之间的时间间隔；fs1表示参考阶段信号中夹具振动信号内每个噪声信号的频率；fs2表示参考阶段信号中钻头振动信号内每个噪声信号的频率；exp( )表示以自然常数为底数的指数函数；||表示绝对值函数；σ( )表示标准差函数。
16、进一步地，所述信号变化系数的获取方法包括：
17、在参考阶段信号中的夹具振动信号与钻头振动信号内，根据每个振动信号与每个振动信号两侧相邻两个振动信号之间的频率差异，获得参考阶段信号中的所有频率极大值信号与频率极小值信号；
18、在参考阶段信号中的夹具振动信号与钻头振动信号内，根据频率极大值信号与频率极小值信号的分布特征，获得参考阶段信号中的夹具振动稳定系数与钻头振动稳定系数；
19、根据信号变化系数计算公式获取所述信号变化系数，所述信号变化系数计算公式如下所示：
20、
21、式中，c2表示参考阶段信号中的信号变化系数；c1表示参考阶段信号中的噪声变化系数；qs1表示参考阶段信号中的夹具振动稳定系数；qs2表示参考阶段信号中的钻头振动稳定系数；max()表示最大值函数；exp()表示以自然常数为底数的指数函数。
22、进一步地，所有频率极大值信号与频率极小值信号的获取方法包括：
23、在参考阶段信号中的夹具振动信号或钻头振动信号内，任选一个振动信号作为参考振动信号，将参考振动信号的后一个振动信号与参考振动信号之间的频率差值作为第一频率差异，将参考振动信号与参考振动信号的前一个振动信号之间的频率差值作为第二频率差异；
24、当第一频率差异小于0，第二频率差异大于0时，参考振动信号为频率极大值信号；
25、当第一频率差异大于0，第二频率差异小于0时，参考振动信号为频率极小值信号；
26、遍历所有振动信号，获得参考阶段信号中的夹具振动信号或钻头振动信号内的所有频率极大值信号与频率极小值信号。
27、进一步地，参考阶段信号中的夹具振动稳定系数与钻头振动稳定系数的获取方法包括：
28、根据夹具振动稳定系数计算公式获取所述夹具振动稳定系数，所述夹具振动稳定系数计算公式如下所示
29、
30、式中，qs1表示参考阶段信号中的夹具振动稳定系数；fr表示参考阶段信号中所有夹具振动信号内的第r个频率极大值信号的频率；lr表示参考阶段信号中所有夹具振动信号内的第r个频率极大值信号与第r-1个频率极大值信号的时间间隔；fr′表示参考阶段信号中所有夹具振动信号内的第r′个频率极小值信号的频率；lr′表示参考阶段信号中所有夹具振动信号内的第r′个频率极大值信号与第r′-1个频率极大值信号的时间间隔；σ()表示标准差函数；exp()表示以自然常数为底数的指数函数；norm()表示归一化函数。
31、所述钻头振动稳定系数的计算过程与所述夹具振动稳定系数的计算过程相同。
32、进一步地，根据参考阶段信号的信号变化系数大小，对非金属材料的长孔加工过程进行干预，包括：
33、将所述信号变化系数大于预设第一阈值的时间点作为不稳定时间点，当不稳定时间点超过预设第一数量时，认为长孔加工过程出现不稳定趋势，对非金属材料的长孔加工过程进行干预。
34、一种非金属材料的长孔加工系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述一种非金属材料的长孔加工方法的步骤。
35、一种非金属材料的长孔加工介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种非金属材料的长孔加工方法的步骤。
36、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述一种非金属材料的长孔加工方法的步骤。
37、本发明具有如下有益效果：
38、本发明获取对非金属材料进行长孔加工的夹具振动信号与钻头振动信号，以便于分析后续长孔加工过程中的振动异常；由于长孔加工过程中孔入口阶段、孔中间阶段与孔出口阶段的切削特性不同，从而钻头与夹具产生的振动信号也会有所差异，所以获取所有阶段信号；由于夹具或者钻头出现故障时，夹具振动信号与钻头振动信号的噪声信号所处时序点变得并不接近，所以根据参考阶段信号中夹具振动信号、钻头振动信号内的噪声信号分布与噪声信号数量，获得参考阶段信号的噪声变化系数；由于夹具振动信号与钻头振动信号之间的振动趋势相似，若夹具或钻头在加工运行时出现了问题，则可能导致振动信号的稳定性被破坏，所以根据参考阶段信号中夹具振动信号、钻头振动信号的周期分布特征与噪声变化系数，获得参考阶段信号的信号变化系数；根据参考阶段信号中的信号变化系数大小，对非金属材料的长孔加工过程进行干预。本发明能够精确检测出对非金属材料进行长孔加工时可能出现的振动异常，从而避免由于加工机床或加工钻头等装置出现问题，导致长孔加工过程中对非金属材料的损坏。
1.一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，所述阶段信号的获取方法包括：
3.根据权利要求1所述的一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，所述噪声变化系数的获取方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，所述信号变化系数的获取方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，所有频率极大值信号与频率极小值信号的获取方法包括：
6.根据权利要求4所述的一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，参考阶段信号中的夹具振动稳定系数与钻头振动稳定系数的获取方法包括：
7.根据权利要求1所述的一种非金属材料的长孔加工方法，其特征在于，根据参考阶段信号的信号变化系数大小，对非金属材料的长孔加工过程进行干预，包括：
8.一种非金属材料的长孔加工系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～7任意一项所述一种非金属材料的长孔加工方法的步骤。
9.一种非金属材料的长孔加工介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种非金属材料的长孔加工方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种非金属材料的长孔加工方法的步骤。
