專利名稱：一種刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)切削刀具，特別是鉆削或鏜削刀具工作時(shí)的狀態(tài)，比如刀具的磨損、斷裂等。
刀具在工作過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是現(xiàn)代自動(dòng)化加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。使用破損的刀具繼續(xù)加工不僅會(huì)造成被加工工件的報(bào)廢，而且還會(huì)損壞加工設(shè)備。因此該技術(shù)可以保障切削設(shè)備和工件的安全，降低廢品率，提高設(shè)備利用率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，常用的刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法有“聲發(fā)射(AE)法”和“電流監(jiān)測(cè)法”等。聲發(fā)射法，即Acoustic Emission(AE)法，是基于這樣的原理當(dāng)金屬材料內(nèi)部的晶格之間發(fā)生錯(cuò)移時(shí)，會(huì)發(fā)出超聲波。在金屬切削時(shí)，刀具的塑性變形和破損、工件被切削等都會(huì)發(fā)出超聲波。但不同材料所發(fā)出的超聲波頻譜不同。刀具材料發(fā)射的頻譜范圍通常為50kHz至1MHz，而被加工工件所發(fā)射的頻譜通常低于100kHz。我們使用截止頻率為100kHz的高通濾波器，就可以把刀具的聲發(fā)射信號(hào)過濾出來，單獨(dú)監(jiān)測(cè)刀具的狀態(tài)。采用聲發(fā)射法的刀具監(jiān)測(cè)裝置通常由傳感器、模擬信號(hào)處理電路、識(shí)別判斷電路等部分組成。美國(guó)專利US4332161“Acoustic detection of tool wear and fracture”提出了一個(gè)基本的聲發(fā)射刀具監(jiān)測(cè)方案，中國(guó)專利CN1041721A“一種聲發(fā)射(AE)刀具綜合監(jiān)視(控)方法與裝置”提出了一種采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別判斷的聲發(fā)射刀具監(jiān)測(cè)方案。然而，以往的聲發(fā)射刀具監(jiān)測(cè)方案中的傳感器安裝在固定不動(dòng)的位置上。對(duì)于鉆削和鏜削這樣刀具旋轉(zhuǎn)的情況，其傳感器通常是個(gè)安裝在主軸箱體上。刀具破損時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)要經(jīng)過刀具→主軸→軸承→箱體的傳播過程才能到達(dá)傳感器。這樣多環(huán)節(jié)的傳播過程會(huì)使有用的聲發(fā)射信號(hào)衰減，使信噪比降低，從而影響監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。
本實(shí)用新型的目的是提供特別適用于轉(zhuǎn)動(dòng)刀具的一種刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其實(shí)現(xiàn)的方法是把信號(hào)檢測(cè)及處理電路直接安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具刀桿上，并隨刀具刀桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)，隨刀具刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)的這部分電路通過光信號(hào)或無線電信號(hào)與外部固定的部分通訊。采用這種方法克服了多環(huán)節(jié)的傳播過程使刀具聲發(fā)射信號(hào)衰減的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型包括信號(hào)檢測(cè)處理和輸出控制兩個(gè)分離的部分。
其中信號(hào)檢測(cè)處理部分直接安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具刀桿上，并隨刀具刀桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。信號(hào)檢測(cè)處理部分包括傳感器、前置放大器、濾波器、放大器、單片機(jī)、無線通訊電路、電池等。信號(hào)檢測(cè)處理部分的作用是對(duì)刀具的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判斷，并與輸出控制部分通訊。
輸出控制部分是另一個(gè)獨(dú)立殼體，放在外圍固定的地方，它包括無線通訊電路、單片機(jī)、輸出報(bào)警電路、電源等。其作用是向信號(hào)檢測(cè)處理部分發(fā)指令并接收其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，然后做進(jìn)一步的判斷，再向操作人員或切削設(shè)備報(bào)警。
本實(shí)用新型提供了一種高信噪比的監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)刀具破損的方案，無須改造現(xiàn)有的切削設(shè)備就可以方便地安裝到其鉆頭或刀桿上，提高這些切削設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的安裝位置實(shí)例。
圖2是輸出控制部分的示意圖。
圖3是信號(hào)檢測(cè)處理部分的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖中標(biāo)號(hào)定義如下1.主軸，2.信號(hào)檢測(cè)處理部分，3.輸出控制部分，4.鉆頭，5.緊固螺釘，6.紐扣電池，7.傳感器，8.紅外發(fā)射接收對(duì)管，9.電路板。
圖1中，被監(jiān)測(cè)的鉆頭(4)安裝于切削設(shè)備的主軸(1)上，圓環(huán)形的信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)安裝于鉆頭(4)的根部，信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)通過紅外光與輸出控制部分(3)通訊。
圖2為輸出控制部分的示意圖。這部分是一個(gè)獨(dú)立的殼體，內(nèi)部電路包括紅外發(fā)射接收對(duì)管、單片機(jī)、輸出報(bào)警電路、電源等。它向信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)發(fā)送報(bào)警閾值等設(shè)定參數(shù)，并接收來自信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)的報(bào)警信號(hào)，然后把報(bào)警信號(hào)接力傳送給操作人員和切削設(shè)備。給操作人員的報(bào)警信號(hào)為聲光信號(hào)，給切削設(shè)備的報(bào)警信號(hào)為開關(guān)信號(hào)。
圖3中，緊固螺釘(5)用于把圓環(huán)形的信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)固定在鉆頭(4)上，使信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)隨鉆頭(4)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。紐扣電池(6)、傳感器(7)、發(fā)射接收對(duì)管(8)和電路板(9)分布于圓環(huán)形的信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)內(nèi)部。電路板(9)上包含前置放大器、帶通濾波器、放大器、單片機(jī)等電路。前置放大器采用高輸入阻抗的場(chǎng)效應(yīng)管。帶通濾波器的上下限截止頻率分別為1MHz和100kHz。放大器、單片機(jī)等都采用體積小的貼片元件。為減小體積，該電路板(9)采用貼片元件。采用紐扣電池(6)也是為了減小體積。信號(hào)檢測(cè)處理部分(2)采用圓環(huán)形的目的是為了獲得轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)平衡，以免引起震動(dòng)。傳感器(7)采用鋯鈦酸鉛壓電晶體傳感器。
在上述實(shí)施例中，無線通訊電路也可采用調(diào)頻無線電信號(hào)的形式。
權(quán)利要求1.一種刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，特別是鉆削或鏜削刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是信號(hào)檢測(cè)處理部分安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具刀桿上，并隨刀具刀桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是信號(hào)檢測(cè)處理部分具有圓環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是信號(hào)檢測(cè)處理部分通過光或無線電波與其他部分通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是信號(hào)檢測(cè)處理部分采用電池供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種刀具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置,用于實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)切削刀具特別是鉆削或鏜削刀具工作時(shí)的狀態(tài)。它包括信號(hào)檢測(cè)處理和輸出控制兩個(gè)分離的部分。其信號(hào)檢測(cè)處理部分具有圓環(huán)形的結(jié)構(gòu),直接安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具刀桿上,并隨刀具刀桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出控制部分則固定于外圍。這兩部分通過光或無線電波相互通訊。
文檔編號(hào)B23Q17/09GK2370994SQ98241840
公開日2000年3月29日 申請(qǐng)日期1998年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月27日
發(fā)明者王斌, 朱耀群, 張向東 申請(qǐng)人:王斌, 朱耀群, 張向東