[发明专利]一种机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法及装置

说明书

本发明公开了一种机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法及装置，该方法包括：采集主轴运转的振动信号；对主轴运转的振动信号进行处理，提取主轴运转的振动信号的特征参数，得到反应主轴运转的特征向量；将反应主轴运转的特征向量与数据库中预先存储的主轴正常运转时的正常状态信号样本信息以及主轴夹屑和/或刀具缠屑异常状态的信号样本信息进行比较，得到当前的主轴运转状态，当主轴运转出现主轴夹屑和/或刀具缠屑异常状态时，输出报警，同时将异常信号作为故障样本存入数据库。该装置包括：依次连接的数据采集单元、处理单元以及报警单元。本发明的机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法及装置，对机床改动小，诊断的准确性及诊断效率高。

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，特别涉及一种机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法及装置。

背景技术

加工中心主轴夹屑和刀具缠屑是数控机床加工过程中经常出现的问题，数控机床的报警系统往往是针对电气方面的，对主轴夹屑和刀具缠屑这种机械方面的故障难以监测，由于主轴夹屑等造成的刀具不对中、动不平衡问题会严重影响零件的加工质量，在现在无人化工厂的大背景下，这类问题出现后往往难以及时发现，极易造成大批质量事故。主轴夹屑主要位于两处位置，一是刀柄上表面和主轴下表面的平面结合面之间，其二是主轴和刀柄接触的锥面之间。因此，夹屑主要是发生在换刀过程中，在刀柄装上主轴前及时排除夹屑和装上主轴后及时发现夹屑，是避免主轴夹屑造成刀柄安装不对中的重要途径。

目前，对于安装前清除夹屑和缠屑的方法主要有高压吹气清洁法，这种方法能清除大部分夹屑，但不能保证清除干净。通过在主轴和刀柄接触的锥面上布置应变片来测量刀柄夹紧时产生的应力变化也是一种比较有效的检测夹屑的方法，但成本很高，而且需要定制主轴。此外，通过激光位移传感器等方法检测刀具旋转过程中的跳动情况也是一种有效的方法，但需要占用安装空间，并影响到加工节拍。

申请号为：201610052513.6，名称为：基于非接触位移传感器的机床主轴夹屑报警装置及方法的中国专利公开了一种基于非接触位移传感器的机床主轴夹屑报警装置及方法，该发明通过将无线位移传感器固定到刀柄的夹头里，用于检测刀柄安装到主轴上后传感器基点到主轴基准面的距离是否一致，如果不一致则启动报警。此方法需要改造刀柄结构，并为每个刀柄配置多个无线传感器，改造和维护难度较大。申请号为：201610190840.8，名称为：基于应变式压力传感器的机床主轴夹屑报警装置及方法的中国专利公开了一种基于应变式压力传感器的机床主轴夹屑报警装置及方法，该装置采用预埋式方法将无线压力传感器组装到刀体内部，通过夹头压力变化转化为刀柄与主轴结合面夹屑大小的关系，该方法也需要对刀柄进行改造。

因此，急需提供一种对数控机床改动小，故障识别准确率高的机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法及装置。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法及装置，通过采集主轴运转过程中的振动信号对主轴夹屑和/或刀具缠屑进行诊断，对机床改动小，可以提升数控机床主轴夹屑和刀具缠屑诊断的准确性及诊断效率，有效降低数控机床主轴的维护成本。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种机床主轴夹屑和/或刀具缠屑的报警方法，其包骤：

S11：采集主轴运转的振动信号；

S12：对主轴运转的振动信号进行处理，提取主轴运转的振动信号的特征参数，得到反应主轴运转的特征向量；

S13：将反应主轴运转的特征向量与数据库中预先存储的主轴正常运转时的正常状态信号样本信息以及主轴夹屑和/或刀具缠屑异常状态的信号样本信息进行比较，得到当前的主轴运转状态，当主轴运转出现主轴夹屑和/或刀具缠屑异常状态时，输出报警。