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干货!数控立车刀具磨损与破损的检测方式

发布时间:2018-06-04   点击次数:376次
  数控立车刀具磨损与破损的检测方式
  数控立车适宜加工中、小型盘、盖类零件高强度铸铁底座、立柱,有良好的稳定性和抗震性能立式结构,装夹工件方便,占地面积小,采用油水分离结构,使冷却水清洁环保持久分离式冷却水箱,便于清洗。
  数控立车具有大型正规立车的精度、功能;无级调速,主电机变频调换转速;增加动力万能铣头。精密高刚度弹筒式主轴结构,便于维修主轴套筒全对称;悬挂式设计,更好的消除热变形对加工精度的影响大功率交流主轴电机,增强了任你博官网运转的稳定性主轴采用进口高级润滑脂润滑,全封闭,免维护床鞍。
  立柱导轨采用超重负荷直线滚动导轨,动态响应性能好,精度保持性高配备优质6工位立式电动刀架,刚性高、换刀迅速、可靠集中式任你博官网操作面板,使操作更加方便;快捷X/Z轴采用高精度滚珠丝杠和丝杠专用轴承,精度保持性好整体式全封闭防护,环保清洁。
  单台数控立车的加工,对刀具磨损和破损的监测,凭工人的经验,尚能进行正常的生产,而对FMS、CIMS、无人化工厂,必须解决刀具磨损与破损的在线实时监测及控制问题。因为及时确定刀具磨损和破损的程度并进行在线实时控制,是提高生产过程自动化程度及保证产品质量,避免损坏任你博官网、刀具、工件的关键要素之一。
  监测原理监测参量的选取,监测刀具磨损和破损测量的方法很多,可分为直接测量法和间接测量法两大类。直接测量法主要有:光学法、接触电阻法、放射性法等。间接测量法主要有:切削力或功率测量法,刀具和工件测量法,温度测量法,振动分析法,AE法,电机电流或功率测量法等。
  比较现有的刀具磨损和破损的监测方法,各有优缺点,选取声发射(AE)和电机电流信号作为监测参量。这是因为AE信号能避开机加工中噪声影响最严重的低频区,受振动和声频噪声影响小,在感兴趣区信噪比较高,便于对信号进行处理。响应速度快,灵敏度高;但重负荷时,易受干扰。而电机电流信号易于提取,能适应所有的机加工过程,对正常的切削加工没有影响,但易受干扰,时间响应慢,轻负荷时,灵敏度低。这样,同时选AE和电机电流为监测信号,就能利用这2个监测量的各自长处,互补不足,拓宽监测范围,提高监测精度和判别成功率。
  切削过程中,当数控立车刀具发生磨损和破损时,切削力相应发生变化,切削力的变化引起电机输出转矩发生变化,进而导致电机电流发生相应的变化,电流法正是通过监测电机电流的变化,实现间接在线实时判断刀具的磨损和破损。AE是材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂时,以弹性波形的形式释放出应变能的现象。它具有幅值低,频率范围宽的特点。试验及频谱分析发现:正常切削产生的AE信号主要是工件材料的塑性变形,其功率谱分布,100kHz以下数值很大,100kHz以上较小。
  当刀具磨损和破损时,100kHz以上频率成分的AE信号要比正常切削时大得多,特别是100-300kHz之间的频率成分更大些。为此,应通过带通滤波器,监测100-300kHz频率成分AE信号的变化,对刀具磨损和破损进行监测。
  利用AE、电机电流信号综合对刀具磨损和破损进行判别的原理是:轻负荷区,依靠AE包络信号,用阈值的方法进行判别;在中负荷区,这时电机电流和AE信号都起作用,用两者结合的方法进行判别,提高判别的成功率,具体方法是:如果AE信号超过AE阈值,则置延时常数为ds(d的数值依赖于系统构成),如果在ds时间内,电流信号也超过电流信号的阈值,则判刀具极限磨损或破损。如果在ds时间内,电流信号未超过电流信号的阈值,则不报警,由延时常数继续监测。这种以AE为先导,AE信号和电机电流信号进行“与”的判别模式,既利用了AE信号具有实时、灵敏的特点,又考虑了电机电流信号具有滞后的性质,具有较强的抗干扰能力,提高了判别成功率。在大负荷区,则以电机电流信号为主,AE信号为辅进行判别。
  中间一路为电网电压监测线路,通过对电源的波动进行监测,消除由于电网电压波动对监测的影响,提高系统的抗干扰能力。自动减去首切电流线路目的是自动减去首切电流,以电流的变动量为判别量,提高电流信号监测的灵敏度。
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