專利名稱：一種切削加工工具狀態(tài)在線監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線監(jiān)控裝置，尤其是涉及一種切削加工工具狀態(tài)在線監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
在機(jī)械加工過程中，為了保證加工精度，對(duì)加工系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行綜合的檢測(cè)是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作。切削加工在機(jī)械加工中有著極為廣泛的應(yīng)用，切削加工使用刀具或者磨具從被加工零件切除多余的材料，刀具作為切削過程中最直接的作用者不可避免地會(huì)發(fā)生磨損。目前，機(jī)械加工過程中，刀具的磨損和破損是由加工人員根據(jù)刀具加工時(shí)間及加工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲加以判斷，必要時(shí)停機(jī)人工觀察刀具狀態(tài)。這些人工辨別方法需要有經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，當(dāng)?shù)毒呶催_(dá)到使用壽命易產(chǎn)生誤判斷浪費(fèi)刀具資源，停機(jī)檢查會(huì)造成加工效率的降低，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。本發(fā)明的目的是為了克服上述不足，發(fā)明一種切削在線監(jiān)控裝置。中國(guó)專利CN87104756公開一種微孔鉆削微扭矩監(jiān)控裝置，應(yīng)用在DWZ-I型電腦控制微孔鉆上，實(shí)現(xiàn)微孔加工進(jìn)給自動(dòng)化。其原理是當(dāng)鉆頭鉆削工件時(shí)，受扭矩作用，使高頻高速無刷電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)差，電機(jī)繞組電參數(shù)相應(yīng)改變，取樣的電信號(hào)通過信息處理系統(tǒng)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器加到微機(jī)進(jìn)行控制，鉆頭每進(jìn)給一個(gè)步進(jìn)當(dāng)量后測(cè)量實(shí)際切削扭矩，同在微機(jī)內(nèi)某一單元中存入的鉆頭臨界扭矩進(jìn)行比較，自動(dòng)保持正常工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)機(jī)械加工過程對(duì)刀具檢測(cè)存在的不足，提供一種用于切削加工的在線監(jiān)控裝置。本發(fā)明設(shè)有主軸電流測(cè)量裝置、聲發(fā)射測(cè)量裝置、測(cè)力裝置、信號(hào)處理與加工控制裝置；所述主軸電流測(cè)量裝置設(shè)有主軸電流傳感器、電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器、全波整流器； 聲發(fā)射測(cè)量裝置設(shè)有聲發(fā)射傳感器、信號(hào)放大器；測(cè)力裝置設(shè)有測(cè)力儀、信號(hào)放大器；信號(hào)處理與加工控制裝置設(shè)有多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、下位機(jī)、上位機(jī)；主軸電流傳感器的主軸電流測(cè)量信號(hào)輸出端接電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端，電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸出端接全波整流器輸入端，全波整流器輸出端接下位機(jī)；所述聲發(fā)射傳感器放置在刀具上，用于測(cè)量刀具與工件接觸后噪聲的變化，發(fā)射傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端接信號(hào)放大器輸入端，信號(hào)放大器輸出端接多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀；所述測(cè)力儀固定在刀架的底部，用于測(cè)量在同一進(jìn)給距離刀具所需力的變化，測(cè)力儀信號(hào)輸出端接信號(hào)放大器輸入端，信號(hào)放大器輸出端接多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀輸入端。所述多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀接受聲發(fā)射裝置和測(cè)力裝置傳遞出來的信號(hào)經(jīng)過快速傅立葉變換和短時(shí)傅立葉變換將其轉(zhuǎn)化為刀具失效的特征信號(hào)，多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的特征信號(hào)輸出端接下位機(jī)。下位機(jī)接受動(dòng)態(tài)分析儀傳遞的特征信號(hào)和全波整流器的信號(hào)，將全波整流器傳遞過來的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成刀具失效的特征信號(hào)，并將這些刀具失效特征信號(hào)通過下位機(jī)內(nèi)的程序來判斷刀具失效的程度，并將下位機(jī)執(zhí)行步驟輸出端接上位機(jī)。上位機(jī)是加工控制部分，接受下位機(jī)傳遞來的執(zhí)行步驟，控制加工機(jī)械是否停機(jī)更換刀具。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的工作流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有主軸電流測(cè)量裝置、聲發(fā)射測(cè)量裝置、測(cè)力裝置、 信號(hào)處理與加工控制裝置。主軸電流測(cè)量裝置設(shè)有主軸電流傳感器11、電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器12、全波整流器13 ；聲發(fā)射測(cè)量裝置設(shè)有聲發(fā)射傳感器21、信號(hào)放大器22 ；測(cè)力裝置設(shè)有測(cè)力儀31、信號(hào)放大器32 ；信號(hào)處理與加工控制裝置設(shè)有多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀41、 下位機(jī)42、上位機(jī)43。主軸電流傳感器選用ABB公司的MP25P1電流傳感器，電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器選用 Kyoritsu公司的MODEL 8113電流電壓轉(zhuǎn)換器，全波整流器選用威世公司的2KBP005M整流器。監(jiān)控過程中主軸電流傳感器檢測(cè)主軸P在切削時(shí)電流的變化，然后將傳感器的信號(hào)傳遞給電流/電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，下一步將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳遞給全波整流器，處理完之后的信號(hào)交由下位機(jī)繼續(xù)處理。聲發(fā)射測(cè)量裝置的聲發(fā)射傳感器21選用Vallen公司的VS150-M傳感器，信號(hào)放大器22選用Vallen公司的AEP4前置放大器。將聲發(fā)射傳感器21放置在刀具上，來測(cè)量刀具D與工件G接觸后噪聲的變化，將傳感器所測(cè)量的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大器的放大傳給多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀。測(cè)力裝置的測(cè)力儀31選用麗景公司的MDS測(cè)力傳感器；信號(hào)放大器32選用麗晶公司的TM20信號(hào)放大器。將測(cè)力儀31固定在刀架Dl的底部，來測(cè)量在同一進(jìn)給距離刀具 D所需力的變化，將測(cè)力儀31測(cè)得的信號(hào)通過信號(hào)放大器32傳遞給多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀 41。信號(hào)處理與加工控制裝置的多通道信號(hào)分析儀41采用思帝公司的DSPT siglab 多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀；上位機(jī)43、下位機(jī)42采用兩個(gè)西門子工控機(jī)847C。多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀41接受聲發(fā)射裝置和測(cè)力裝置傳遞出來的信號(hào)經(jīng)過快速傅立葉變換和短時(shí)傅立葉變換將其轉(zhuǎn)化為刀具失效的特征信號(hào)，然后將這些特征信號(hào)傳遞給下位機(jī)42。下位機(jī)42 接受動(dòng)態(tài)分析儀傳遞的特征信號(hào)和全波整流器的信號(hào)，下位機(jī)將全波整流器傳遞過來的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換和短時(shí)傅立葉變換，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需要的刀具失效的特征信號(hào)； 之后，下位機(jī)42將這些刀具失效特征的信號(hào)集中進(jìn)行綜合的判斷，判斷刀具是否失效(失效包括刀具的斷裂和刀具的磨損)如果刀具D斷裂或者刀具的磨損超過所設(shè)定的范圍則將停機(jī)返回原點(diǎn)的指令傳給上位機(jī)43，上位機(jī)43控制刀具返回原點(diǎn)、停機(jī)。如果刀具D的磨損在可接受的范圍內(nèi)，下位機(jī)42就將調(diào)整的指令傳遞給上位機(jī)43，調(diào)整的方法可以是調(diào)節(jié)工作臺(tái)T的進(jìn)給速度或者調(diào)節(jié)主軸P轉(zhuǎn)速與刀具D的進(jìn)給速度。然后繼續(xù)監(jiān)控刀具D的狀態(tài)，以此方式實(shí)現(xiàn)切削在線監(jiān)控的持續(xù)進(jìn)行。 在圖1中，K為用于夾緊工件的G的卡盤，Tl為工作臺(tái)電機(jī)，T2為進(jìn)給電機(jī)。
權(quán)利要求
1. 一種切削加工工具狀態(tài)在線監(jiān)控裝置，其特征在于設(shè)有主軸電流測(cè)量裝置、聲發(fā)射測(cè)量裝置、測(cè)力裝置、信號(hào)處理與加工控制裝置；所述主軸電流測(cè)量裝置設(shè)有主軸電流傳感器、電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器、全波整流器；聲發(fā)射測(cè)量裝置設(shè)有聲發(fā)射傳感器、信號(hào)放大器； 測(cè)力裝置設(shè)有測(cè)力儀、信號(hào)放大器；信號(hào)處理與加工控制裝置設(shè)有多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、 下位機(jī)、上位機(jī)；主軸電流傳感器的主軸電流測(cè)量信號(hào)輸出端接電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端，電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸出端接全波整流器輸入端，全波整流器輸出端接下位機(jī)； 所述聲發(fā)射傳感器放置在刀具上，用于測(cè)量刀具與工件接觸后噪聲的變化，發(fā)射傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端接信號(hào)放大器輸入端，信號(hào)放大器輸出端接多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀；所述測(cè)力儀固定在刀架的底部，用于測(cè)量在同一進(jìn)給距離刀具所需力的變化，測(cè)力儀信號(hào)輸出端接信號(hào)放大器輸入端，信號(hào)放大器輸出端接多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀輸入端。
全文摘要
一種切削加工工具狀態(tài)在線監(jiān)控裝置，涉及一種在線監(jiān)控裝置。設(shè)有主軸電流測(cè)量裝置、聲發(fā)射測(cè)量裝置、測(cè)力裝置、信號(hào)處理與加工控制裝置；主軸電流測(cè)量裝置設(shè)有主軸電流傳感器、電流/電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器、全波整流器；聲發(fā)射測(cè)量裝置設(shè)有聲發(fā)射傳感器、信號(hào)放大器；測(cè)力裝置設(shè)有測(cè)力儀、信號(hào)放大器；信號(hào)處理與加工控制裝置設(shè)有多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、下位機(jī)、上位機(jī)；聲發(fā)射傳感器放置在刀具上，發(fā)射傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端接信號(hào)放大器輸入端，信號(hào)放大器輸出端接多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀；所述測(cè)力儀固定在刀架的底部，測(cè)力儀信號(hào)輸出端接信號(hào)放大器輸入端，信號(hào)放大器輸出端接多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀輸入端。
文檔編號(hào)B23Q17/09GK102501139SQ20111034310
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者姜濤, 彭云峰, 郭隱彪 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)