[实用新型]基于振动的高灵敏度数控机床加工过程断刀实时监测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于振动的高灵敏度数控机床加工过程断刀实时监测装置，包括振动传感器，振动传感器设置在数控机床的切削振动影响区域，振动传感器连接振动监测模块，将传感器信号接入振动监测模块，振动监测模块与数控机床分别接入监控网络，通过计算机端远程实时提取振动信号并与设定值进行比较用于实时监测。本实用新型基于振动信号特征实时监测加工过程中断刀状态，利用了切削前后全频段对比排序的方法，灵敏度高，反应迅速，特别适用于小刀具长时间高速精加工等难以监测的情况。

技术领域

本实用新型属于数控加工技术领域，具体涉及一种基于振动的高灵敏度数控机床加工过程断刀实时监测装置。

背景技术

数控机床在加工过程中，由于走刀路径不合理、切削力不稳定、刀具一致性差、工件材质不均匀、刀具老化、应力疲劳等原因，极易发生刀具断裂，尤其在小直径刀具高速加工中最为常见。此外，断刀后由于刀具尺寸小、切削用量少、切削液影响等原因，不能够被及时发现，将影响后续加工流程，浪费大量加工时间，尤其加工时间较长的半精加工或精加工过程。即使能够发现断刀，也不能判断准确时间，无法合理安排剩余加工工序。因此很有必要寻找一种能够实时监测刀具断刀状况的方法，来处理加工过程中的断刀问题。

数控机床在加工过程中发生刀具断裂时，如果不能被及时发现，将影响后续加工流程，浪费大量加工时间，尤其在使用小刀具进行长时间的持续半精加工或精加工过程中。小刀具高速加工时，本身尺寸小，切削用量少，再加上切削液的影响，不再能够根据肉眼观察或声音来判断刀具是否断刀。

现有技术方案包括非实时监测和实时监测两种，非实时监测主要有接触式对刀检测、激光光束检测、工业相机图像识别检测等，在刀具加工前后，将刀具移动到指定检测位置，采用以上方法，进行断刀监测。实时监测通过实时监测加工过程中刀具断裂前后的关键特征量来判断刀具断刀状态，主要有主轴或变频器的电机电流、声信号、振动信号等。其中通过振动信号来判断的方法包括在刀柄中内置振动传感器等。

通过现有对刀仪等检测断刀的技术：是非实时监测，需要刀具加工前后运动到指定位置测试刀具有无断刀，额外增加了时间，无法实时判断加工过程中的断刀，实时性差。通过主轴电流负载等检测断刀的技术：在小刀具高速半精或精加工时，由于微小切削用量，断刀前后主轴或变频器的电机电流无明显稳定变化，即灵敏度不高，不能有效判断刀具断刀现象。通过声波的采样分析断刀的技术：声波分析较为复杂，同时要求没有外部声音干扰，对环境因素要求较高。振动传感器内置在刀柄中的技术：小空间内集成多部件，结构复杂、成本高，且需要分别设计多种类型的刀柄。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于振动的高灵敏度数控机床加工过程断刀实时监测装置，实现加工过程中实时、高灵敏度地监测刀具断刀情况。

本实用新型采用以下技术方案：

基于振动的高灵敏度数控机床加工过程断刀实时监测装置，包括振动传感器，振动传感器设置在数控机床的切削振动影响区域，振动传感器连接振动监测模块，将传感器信号接入振动监测模块，振动监测模块与数控机床分别接入监控网络，通过计算机端远程实时提取振动信号并与设定值进行比较用于实时监测。

具体的，数控机床切削振动影响区域包括工件、治具和主轴。

进一步的，振动传感器设置在治具前后左右四个竖直侧面上。

进一步的，振动传感器设置在主轴的端部位置。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：