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钻头磨损破损的在线检测法研究光纤终端

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2022年08月12日

钻头磨损、破损的在线检测法研究

钻头磨损、破损的在线检测法研究 2012年08月21日 钻头磨损、破损的在线检测法研究引言 机械加工中常常要而对刀具破损问题,由于刀具破损造成的工时延误进一步降低了生产效率,增大了生产成本。对于加工中钻头的工作状况,以往是凭工人的经验来进行判断,在传统机床上可以正常生产,而对自动化设备就必须解决刀具磨损与破损的实时在线监测及控制,在刀具出现磨损和破损之前进行及时有效的处理,提高生产过程自动化程度及保证产品质量、避免损坏机床、刀具和工件。木系统通过检测刀具切削应力来实现刀具的监测,可以做到适时、有效和准确地判断刀具的使用情况,并在刀具出现磨损时自动调整加工参数,在刀具磨损到不适合加工前自动停机并通知管理人员进行处理,有效了减少数控机床的停机时间,保证了产品加工质量。1检测系统设计1.1监测参量的选取 监测刀具磨损和破损的方法很多,依据检测于段可将检测方式分为直接测量和间接测量两个大类。直接测量主要通过检测刀具的静态参数来判断刀具的状态,主要方法有:光学法、接触电阻法等,它更适用于刀具加工前的检测。间接测量是通过测量刀具的切削参数来判断刀具的状态,主要方法有:切削力或功率测量法,温度测量法,振动分析法,电机电流等,因此这种检测于段更适用于动态检测。 在本系统中我们选取切削力作为监测参量,通过测量作用于传动系统中(即Z轴)的轴向力为依据来判断刀具的使用状况,实现了动态实时检测的功能。力学传感器的种类繁多,结合该机床的结构特点,我们选用应用最为广泛的是电阻应变片式传感器作为检测切削力的传感元件,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性,应变式测力仪的核心问题是弹性元件设计布片与接桥。 机床2轴传动结构检测板起到连接进给动力与机床主轴的作用,机床进给电机通过滚珠丝杆带动检测板,将进给切削力传递给主轴套筒,刀具切削力传递到检测板时将引起检测板的微量弹性变形,利用粘贴在检测板两侧的应变片传感器将应变的变化转换成电阻的变化,再用测量电桥将电阻的变化转换成电压的变化来进行测量,就可以测量出刀具的切削力。1.3采样信号的特点分析 在工程测试中,要考虑将被测信号不失真地测量出来,又要考虑经济件,为此在设计或组建测试系统前,应对被测信号有所了解,做到有的放欠地组建测试系统,在测试过程中存在各种各样的干扰因素,它势必影响测试后所得信号的真实性。 加工过程中刀具的损坏情况可以归纳为以下几个特点,一是刀具切削刃突然破损,机床切削力突然减小、然后又急速加大,反映到检测系统的信号将是从连续信号向随机信号的突变;二是刀具在加工中正常磨损,切削力必将随着刀具的 磨损而逐渐增大,直至刀具破损,反映到检测系 统的信号将是逐渐增大的连续信号。 我们设计的检测系统硬件电路,包括几个主要模块:传感器系统(传感器、前置放大、低能滤波器和后置放大)、键盘/显叫j器、输入输出接口和数控系统。传感器系统用于将传感器感应到的切削力转换成电量,通过单片机A/D转换器将切削力转变为单片机可以识别的数字信号;键盘/显叫j器用于设定和显叫j单片机检测参数;输入输出接口用于单片机与数控系统之间进行通讯。 首先,当加工中Z轴方向进刀时,数控系统向检测系统单片机发出开始检测工作信号,单片机将通过测量电桥将传感器感应到的切削力转换成电量,然后进行前置放大,通过低通滤波器将环境中的高频干扰信号滤除,再将滤除干扰信号的信号放大,最后将信号送入单片机系统中进行数字转换和处理。 通过检测系统内单片机的处理,对不同的损坏情况输出不同的信号,数控系统将根据信号的情况自动调整加工方法。对于刀具的正常磨损,数控系统将通过减少进给量,降低主轴转速来适应新的刀具状况,刀具磨损超过允许的范围时,机床将不再进行切削加工;而当出现刀具破损时,数控系统将会自动将刀具退到安全的位置,同时发出报警信号,通知操作人员进行处理。3结论 钻头在线检测系统采用模块化设计的原则,在不改变通用数控系统的基础上增加了钻头在线检测系统,实现了钻头在线检测功能,实时件和测量稳定件都能满足实际要求,该系统特别适用于深孔钻孔加工,很好地解决了深孔钻加工过程中刀具破损的问题,减少数控机床停机时间,大大提高了生产率和利润率。

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