[发明专利]声发射刀具失效监控仪

说明书

声发射刀具失效监控仪属于检测、故障诊断技术领域。用于各类数控机床及系统和专用机床在加工过程中对刀具失效的实时监控。

由清华大学研制的AE刀具综合监视仪，已于1989年申报发明专利，其申请公开号为CN1041721A，名称为“一种声发射（AE）刀具综合监视（控）方法与装置”。该专利发明的特征是用声发射信号的“振铃记数”、“一次包络信号幅值的均值”、“一次包络信号的峰值”、“一次包络信号的微分峰峰值”、“二次包络信号的峰值”、“一次包络信号的峰值记数”、“二次包络信号波延续时间”等七个参数作为判断刀具（砂轮）破损的特征指标。依据该产品的公开资料，它的主要技术参数为：

刀具破损分辨率 0.01mm²（粗加工，典型0.2mm²）

响应时间  0.3ms～0.5s

报警输出方式  报警灯、报警蜂鸣器、交联传输接口

仪器外形尺寸  450×440×210（长×宽×高）mm

仪器净重  12Kg

AE车削监视仪售价高达4.5万元，AE刀具综合监视仪则更贵。该仪器所用特征参数多达七个，按其方法制成的声发射刀具综合监视仪结构复杂，仪器大而笨重，工作程序庞杂，响应时间长等由其引起的另一个缺点是价格昂贵，给应用推广造成极大的困难。

本发明是为避免上述现有声发射刀具监视系统的不足，提出了一种声发射刀具失效监控仪。它是由传感器、模拟电路、数字电路、软件包、开关电源、前后面板、底座、加高板支架、上盖、输出接口及报警器等部分组成。仪器工作时，首先将它安放在被监视设备的适当位置，将声发射传感器安装在机床的合适位置，接通仪器电源，把仪器后面板电源开关置于接通位置，然后将后面板“自检-监控”的扭子开关置于“自检”位置，再按前面板的“自检”键。仪器即开始自检，数码显示值将渐增直至报警。则说明系统工作正常。这时将后面板扭子开关搬向、“监控”。其次进行工序设置。按工种要求按“工序设置”键，每按一次改变一个工种，数码首位加“1”直到“5”再回到“1”。再次调整“阈值”。阈值调整按工种分破损和磨损阈值进行调整，分别按“阈值调整Ⅰ”和“阈值调整Ⅱ”键，并调整各自的“电位器”及观察显示值，直到合适为止。最后按“启动”键，仪器开始运行：采样、比较和处理直至报警。报警时仪器后面板RS-232C接口和主机交换信息，同时前面板数码显示器低四位显示当前磨损值，报警灯亮，蜂鸣器发声。当报警处理完毕后，按“复位”键，仪器又进入初始状态，并显示1  8097，如需继续工作，按“工序设置”和启动“键即可。

本仪器是以当今世界上具有最高性能的单片微型计算机系列MCS-96为核心设计的智能化监控仪。主机芯片的主频为12MHz，芯片内集成有10位A/D，转换速度为42μs，配置有容量为16～64K  ROM，主机功能极强。

本发明与现有声发射监控仪相比具有以下优点：

1.探测监视系统是车、镗、钻智能化高精度声发射刀具失效监控系统。

2.刀具磨、破损分辨率为0.01mm²。

3.报警输出方式多，除设有报警指示灯，报警数字显示、蜂鸣器报警外，还设有交联传输RS-232C接口，直流24v报警输出。

4.响应速度快  快速报警响应时间＜0.1ms

计算机报警响应时间＜30ms

5.仪器体积小  仪器外形尺寸235×205×85（长×宽×高）mm

6.仪器重量轻  仪器总重量＜2Kg，为已有仪器重量的六分之一

7.系统抗干扰能力强和仪器操作使用十分方便，安全。

8.结构紧凑合理，易于生产，成本低，便于推广。

附图的说明如下：

图1.声发射刀具失效监控仪示意图

图2.前面板图

图3.后面板图

图4.声发射刀具失效监控仪原理框图

根据附图结合实施例详述如下：