干货！数控立车刀具磨损与破损的检测方式

　　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，增强了机床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、可靠集中式机床操作面板，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，避免损坏机床、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。