用聲發(fā)射和電機電流檢測技術實現(xiàn)刀具破損的監(jiān)測
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U0——切削開始時的電壓值；
F——電網電壓波動引起電流變化的比率。
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2 監(jiān)測系統(tǒng)的組成及其特點
刀具破損監(jiān)測系統(tǒng)如圖3所示。圖中，電機電流處理模塊用于處理霍爾傳感器輸出的表示電機電流大小的電壓信號，此信號為時域幅值信號，經一定運算，得到式(2)的I和U值，再經A/D轉換，由微機處理，AE信號處理模塊的結構如圖4所示。圖2所示實驗結果表明，切削刀具破損的AE信號頻率范圍在300～500kHz之間，為有效地放大AE傳感器輸出的mV級信號，需采用寬頻高增益的兩級放大電路。為正確地提取有用的AE信號，后接100～600kHz帶通濾波器，經檢波處理后，與檢波器2輸出的幅值信號同時送給計算機，作兩路信號的比較處理，以得到刀具破損的AE信號的幅值及其頻率分布。計算機對AE傳感器的信號和霍爾傳感器的信號進行綜合處理、分析，以確定刀具的破損狀態(tài)。
監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理。當電源接通后，計算機開始工作。對各輸入、輸出端口初始化后，分別采集電機電流信號和AE傳感器信號，與設定的閾值進行比較等處理，識別刀具是否發(fā)生破損，如發(fā)生破損，則發(fā)出報警信號。
3 實 驗
刀具破損的監(jiān)測實驗在CA6140車床上進行。工件為直徑50mm的45＃鋼棒，車刀為硬質合金刀片。切削速度為400r/min，進給量為0.2mm/r，為了造成車刀破損，在工件內先埋入2mm的鉆頭，實驗進行了30次，當確認刀具破損時，監(jiān)測系統(tǒng)的檢出率如表1所示。
4 結 論
本文以車削為例，介紹了我們研制的刀具破損監(jiān)測系統(tǒng)。實驗及應用表明，它不僅可以靈敏準確地檢測出各種狀態(tài)下的刀具破損，而且適用于鏜、銑、鉆等相近加工過程中的刀具破、磨損的在線檢測，具有較高的系統(tǒng)檢出率。此系統(tǒng)具有如下特點：
(1)采用監(jiān)測電機電流和AE信號的多參數(shù)綜合分析判別方法，可有效地提高刀具破損的檢測成功率。
(2)監(jiān)控門檻的外設定方法，使監(jiān)測系統(tǒng)適用于各種不同的加工環(huán)境和狀態(tài)，且具有較高的抗干擾能力和工作可靠性。
(3)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件、軟件采用模塊化結構，便于修改、維護，增加了靈活性和多用性，適合于在線監(jiān)測。
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