用聲發(fā)射和電機(jī)電流檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)刀具破損的監(jiān)測(cè)
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U0——切削開(kāi)始時(shí)的電壓值；
F——電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起電流變化的比率。
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2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)
刀具破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖3所示。圖中，電機(jī)電流處理模塊用于處理霍爾傳感器輸出的表示電機(jī)電流大小的電壓信號(hào)，此信號(hào)為時(shí)域幅值信號(hào)，經(jīng)一定運(yùn)算，得到式(2)的I和U值，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由微機(jī)處理，AE信號(hào)處理模塊的結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖2所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，切削刀具破損的AE信號(hào)頻率范圍在300～500kHz之間，為有效地放大AE傳感器輸出的mV級(jí)信號(hào)，需采用寬頻高增益的兩級(jí)放大電路。為正確地提取有用的AE信號(hào)，后接100～600kHz帶通濾波器，經(jīng)檢波處理后，與檢波器2輸出的幅值信號(hào)同時(shí)送給計(jì)算機(jī)，作兩路信號(hào)的比較處理，以得到刀具破損的AE信號(hào)的幅值及其頻率分布。計(jì)算機(jī)對(duì)AE傳感器的信號(hào)和霍爾傳感器的信號(hào)進(jìn)行綜合處理、分析，以確定刀具的破損狀態(tài)。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理。當(dāng)電源接通后，計(jì)算機(jī)開(kāi)始工作。對(duì)各輸入、輸出端口初始化后，分別采集電機(jī)電流信號(hào)和AE傳感器信號(hào)，與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較等處理，識(shí)別刀具是否發(fā)生破損，如發(fā)生破損，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
3 實(shí) 驗(yàn)
刀具破損的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)在CA6140車(chē)床上進(jìn)行。工件為直徑50mm的45＃鋼棒，車(chē)刀為硬質(zhì)合金刀片。切削速度為400r/min，進(jìn)給量為0.2mm/r，為了造成車(chē)刀破損，在工件內(nèi)先埋入2mm的鉆頭，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了30次，當(dāng)確認(rèn)刀具破損時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢出率如表1所示。
4 結(jié) 論
本文以車(chē)削為例，介紹了我們研制的刀具破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用表明，它不僅可以靈敏準(zhǔn)確地檢測(cè)出各種狀態(tài)下的刀具破損，而且適用于鏜、銑、鉆等相近加工過(guò)程中的刀具破、磨損的在線檢測(cè)，具有較高的系統(tǒng)檢出率。此系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
(1)采用監(jiān)測(cè)電機(jī)電流和AE信號(hào)的多參數(shù)綜合分析判別方法，可有效地提高刀具破損的檢測(cè)成功率。
(2)監(jiān)控門(mén)檻的外設(shè)定方法，使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于各種不同的加工環(huán)境和狀態(tài)，且具有較高的抗干擾能力和工作可靠性。
(3)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件、軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于修改、維護(hù)，增加了靈活性和多用性，適合于在線監(jiān)測(cè)。
評(píng)論