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常用的檢測數控機床刀具的狀態

日期：2009年11月09　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：數控機床
    (1)光學攥像監測往
    這種方法足用工業電視監測。圖7—3所示是該方法的原理圖。光學探頭(顯微鏡)接收切削刃部分圖像，輸送給電視攝像機。根據圖像上各點輝度不同，信號數字化后存入儲存器，再用微機進行圖像處理，濾去干涉信號后與原來機內存儲的門檻值(磨損或破損極限)比較數控機床，確定刀具損壞程度。如果切削時切削刃不便觀察，可采用光導纖維獲取圖像，這種力法比較直觀，刀具發生損壞情況直接顯示在電視屏幕上。但微機圖像處理需時較K，技術也較復雜，成本高，難于作為自動監控實際應用。
    (2)切削力變化監測往
    用切削分力的比值變化或比值的變化串作為監測刀具狀態的判斷信號是一種效果較好的方法。例如，車削時，可用測力儀測得三個分力尸J、尸v、Fz，經放大等微機控制和處理系統的分析后與預定值進行比較，實時檢測刀具是否正常。采用測力軸承是目前一些數控機床和加工中心常用的自動臆測方法，特別是容易破斷的小刀具。切削時，從刀具傳給主軸的切削力作用在主軸軸承上，這對于直接在主軸軸承數控機床處監測切削力特別有利。刀具自動監測系統包括主軸上的測力軸承(即切削力信號傳感裝置)、放大器和微機控制分析系統。后者通過數據總線與cNc控制系統相連。作為測力軸承，可以采用通常的預加載荷的滾子系列主軸軸承。
    軸承上裝有電阻應變片，通過電阻應變片可以采集到隨切削力變化的信號。各應變片的連接線通過電纜線從軸承的軸肩前端引出，把信號輸入放大器和微機控制分析系統，與切削力預定值進行比較，判斷刀具的狀態。
    (3)聲發射監測法
    聲發射(簡稱AE)足固體材料中發生變形或破損時快速釋放出的應變能產生的  種彈性波(AE波)，在刀具發生急劇磨損和破損時，由AE傳感器臨測到對AE波響應的聲發射信號。這種AE信號可分為連續型與突發型兩類。切削過程刀具監刪系統常用幾十lddz手2MHz頻段內的AE信號。固體材料數控機床的彈一塑性變形和正常切削過程中發生的AE信號屬于連續型的，向刀具急劇磨損和破損時發生的足非周期性的突發型AE信號。兩類信號相比，后者的電壓大于前者。圖7-4所示為用戶發射法監測刀具破損裝置的原理圖。AE傳感器固定在刀桿斤端。輸出的AE信號經過放大后傳至聲發射儀和記錄儀器，得到AE信號的波形曲線，或者經數字化后送訓-算機處琿系統。正常切削時，AE信號有效值的輸出電壓為0．15~0．20V左右，根據切削條件的不同，刀具急劇磨損和破損時發出AE信號的峰值在150kHz～1MHz范圍內，有效值超過0．2V，達到1．0V力：右(增益40~50dB時)，功率譜最大譜值增加50％左右，脈沖信號的幅值急劇增大，脈沖計數率增加約1．5—2倍。當AE信號超出預定的門檻值時，表明刀具發生破損，立即報警數控機床換刀。這種方法的關鍵是選擇合適的增益和門檻值，樣除切削時的其他背景噪聲信號的廠擾，提高刀具破損判別的可靠性。
    (4)電動機功串變化監測法
    用機床電動機的功率變化作為監測／J具磨損或破損(特別是破損)，是‘種比較實用而簡便的方法。當刀具磨損急劇增加或突然破損時，電動機的功率(或電流)發生較大的波動，用功率表或電流計即刮測得這種變化，然后采取必要措施。對于多刀加：L和深孔加工等，這種方法最為方便，因為多刀切削時，很難分別檢測每把刀具的狀態，只有綜合監測其加上時的功率變化，才容易了解其工作狀態。監測時，根據數控機床的具體加工情況，預先設定——功率門檻值，當超過此值時，便自動報警。
    (5)電感式棒狀刀具破斷檢測裝置
    在鉆模板3上面裝有電感測頭4。鉆頭通過導套2鉆孔，鉆頭的導向部分處于電感測頭4的下面。當鉆頭退回原位時，鉆頭的切削部分正好處于電感測頭4的下面。—‘旦鉆頭破斷，在退回原位時，測量頭的電感量發生較大的變化，通過微機控制分析系統，即司報警換刀或停機。在自動化加丁系統中，刀具磨損和破損監測是根據經驗或理論計算的刀具磨損與破損耐用度來執行的。該刀具耐用度(或與該耐用度相應的切削力、切削功率、AE信號極限值)可在加千前通過人機對請在系統終端輸入加：1：系統的中央刀庫數據庫‘》o當該刀具累汁切削數控機床時間達到預定的耐用度后，刀具將由機械手或機器人從機床或rT，央刀庫自動輸出，無須人下干預。經過監測，如果該刀具尚未真正達到磨損或破損極限，則修正預定的耐用度門檻值后，繼續使用。如果刀具確實已經損壞，應通過自動換刀裝置，換刀后繼續加下。
    隨著現代制造技術的發展，傳統的單因素單傳感器監測方式和單一模型處理評判方式己不能滿足高精度的刀具狀態監測的需求，代之而宋的是多傳感器信息融合技術。即充分利用多個傳感器資源，通過對它們的合理管理與利用，把多個傳感器在空間和時間上的冗余信息或互補信息依據某種準則進行組合，數控機床以獲得被測對象的．致性解釋或描述，并利用這——結論對被測對象進行控制或調整，使該信息系統具有比單個組成部分的子集所構成的系統更為優良的性能。

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