第三节 刀具状态的自动识别和监测

一、刀具状态的自动识别

▲什么是刀具状态的自动识别？ 

  指对刀具切削状态的识别。主要是在加工过程中能在线识别出切削状态（刀具磨损、破损、切屑缠绕以及切削颤振等）。

▲常用的监测刀具状态的方式

    ——功率检测

    ——声发射检测

    ——学习模式

    ——力检测

▲钻头磨损状态的识别

1.钻头磨损状态划分

   根据钻削过程的要求，把刀具磨损量分为A、B、C三类，各类的平均磨损量分别为：0.2mm、0.5mm、0.8mm。

2.电流信号模型  

              图 6-14 钻削电流神经网络模型 

3.刀具磨损状态识别原理 

                                              图 6-15 刀具磨损状态识别方法示意图 

二、刀具状态的监测

▲刀具磨损监测方法（表6-1）

▲刀具破损监测方法（表6-2）

▲实际应用方法

   ——直接测量法：就是直接检测刀具的磨损量，并通过控制系统控制补偿机构进行相应的补偿，保证各加工表面应具有的尺寸精度。

   ——间接测量法：就是根据切削加工过程中切削力、切削功率等参数的变化来判断刀具的正常磨损与异常损坏。

                  图6-16 镗刀磨损测量

          1-刀柄参考表面  2-磨损测量传感器 

                  3-测量装置 4-刀具触头

三、刀具的自动监控

▲刀具的监控主要集中在刀具寿命、刀具磨损、刀具破损以及其他形式的刀具故障等方面。   

▲刀具寿命自动监控  

  ——通过对刀具加工时间的累计，直接监控刀具的寿命。

  ——通过调用统计的“净功率—时间”曲线和可变时钟频率信号来适应不同的刀具和切削用量，实现刀具寿命监控。 

▲刀具磨损、破损的自动监控

  ——振动、激光、声发射（AE）

                           图 6-17 刀具磨损振动监测系统原理图

                           1-工件  2-加速度计  3-刀架  4-车刀

                                图 6-18声发射钻头破损监测装置原理图