[发明专利]一种拉刀运动状态在线监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉刀运动状态在线监测装置及方法，具体涉及一种采用射频识别(RFID)技术监测拉刀运动状态的装置及方法，属于机械切削加工技术领域。

背景技术

拉削加工是机械加工方式的一种类型，是使用各种形状的拉刀加工各种内外成形表面的切削工艺。与其他切削加工相比，拉削加工主要具有如下特点：生产效率高、加工精度高、操作简便、加工范围广，但刀具结构复杂且成本高。

拉削刀具结构和形状非常复杂，根据工况要求其应具有很高的强度、韧性和耐磨性，其材料主要是涂层高速钢、硬质合金及涂层硬质合金。由于拉刀的结构和形状复杂，精度和表面质量要求较高，因此其制造成本很高。

与许多其他切削作业不同，拉削过程中主要考虑的问题是刀具的磨损及刀具使用寿命。拉削时切削速度较低，刀具磨损较慢，刃磨一次可以加工数以千计的工件，而且拉刀可以重磨多次，从而提高拉刀的寿命。拉削工件的总数与拉刀的工作寿命直接相关，这一数据对于预测拉刀工作状况及时进行重磨，提高拉削的加工质量和效率，提升刀具质量以及延长刀具使用寿命等均具有重要意义。然而，在现有的环境下对拉刀使用中的运动状态缺乏监测，一把指定的拉刀在整个寿命周期中所拉削的工件总数量，以及拉刀在使用过程中已加工工件的数量均无法获得。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有拉刀已完成拉削次数的计数技术空白，提供一种采用射频识别(RFID)技术的拉刀运动状态在线监测装置及方法，监测装置安装在机床和拉刀上，在拉刀切削过程中，采用抗金属标签作为数据存储芯片，采用读写器对该抗金属标签进行读卡和写卡操作，通过非接触方式实现对拉刀拉削次数的实时记录，以完成对拉刀在寿命周期内的运动状态的在线持续监测。

本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：

一种拉刀运动状态在线监测装置，其安装在机床和拉刀上，在拉刀切削过程中，通过嵌入式程序实现自动识别并写入数据，完成对拉刀拉削次数的实时记录，从而对拉刀的运动状态进行长时间持续精确的监测；

所述在线监测装置包括拉刀运动监测系统和运动监测装置支架组件；所述拉刀运动监测系统包括RFID抗金属标签和读写器，该RFID抗金属标签安装于所述拉刀的刀柄上，该读写器通过所述运动监测装置支架组件固定于所述机床上，该运动监测装置支架组件能够在一定角度范围内调整所述读写器的所对方向，确保该读写器与所述RFID抗金属标签正常通信；

所述读写器发射频段为902～928MHZ的电磁波信号，当所述RFID抗金属标签随所述拉刀进入磁场区域时，该RFID抗金属标签接收所述电磁波信号并获得能量，将其内部信息送出，所述读写器接收所述RFID抗金属标签送出的内部信息，同时向该RFID抗金属标签内部写入拉刀拉削次数的信息，实现对拉刀拉削次数的主动、精确的监测。

作为进一步改进，所述RFID抗金属标签为无源电子标签，金属表面读写范围为50-80cm，工作频率为902～928MHZ，存储量≥96bits。

作为进一步改进，所述RFID抗金属标签安装于所述拉刀刀柄上预先加工出的凹槽内，并且使用背胶贴在该凹槽的中心位置，确保所述拉刀刀柄表面光滑平坦与所述RFID抗金属标签紧密贴合，以保证该RFID抗金属标签与所述读写器的读写距离。

作为进一步改进，所述RFID抗金属标签包括用以接收所述电磁波信号和获得能量的内置天线和用以储存和发送内部信息的标签电路。

作为进一步改进，所述读写器的内部包括射频天线、读写模块以及ARM处理芯片，该读写器的工作频率、射频功率和单次读取时间能够通过软件调节。

作为进一步改进，所述读写器的工作频率为902～928MHZ，射频功率为12dBm～30dBm，单次读取时间为12～20ms。

作为进一步改进，所述运动监测装置支架组件包括读写器固定支架和角度调整支架，所述读写器通过压紧螺钉与该读写器固定支架连接，所述角度调整支架设有弧形槽和定位孔，所述读写器固定支架通过该弧形槽、定位孔以及连接螺钉连接在所述角度调整支架上且实现在一定角度范围内的方向位置调整。

本发明的另一技术方案为：