[其他]一種數(shù)控機床刀具破磨損的監(jiān)測方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87104127
• 申請日: 1987-06-08
• 公開（公告）號: CN87104127A
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡禮君;董衛(wèi)平;盧秉恒;顧崇銜
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/20
• 代理公司: 西安交通大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 嚴(yán)暉

本發(fā)明屬于柔性車削單元中刀具破磨損監(jiān)測技術(shù)。

在本發(fā)明出現(xiàn)之前，國內(nèi)、外典型的刀具破磨損監(jiān)測方法和裝置有：（Ⅰ）、工件刀具尺寸觸發(fā)監(jiān)測方法和裝置（文獻〔1〕Roe，J.“Touch????Trigger????Probes????on????Machine????Tools”ln.2nd????FMS，PP411-424，IFS（Publication）Ltd.and????North-Holland????Publishing????Company，1983.），它是利用一個觸頭與工件或刀具刃口接觸，產(chǎn)生微量位移使內(nèi)部電感傳感器產(chǎn)生三維信號輸出，以用于測量工件和刀具尺寸變化，這種監(jiān)測方法和裝置的缺點是隨機性太強、價格昂貴、對機床的定位精度要求高。（Ⅱ）、光潔度或粗糙度監(jiān)測方法和裝置（文獻〔2〕R.Brodmann，etal，“An????Optical????lnstrument????for????Measuring????the????Surface????Roughness????in????Production????Control”An.of????the????CIRP????Vol.33/1/1984，P403-406），它是利用工件表面不同的粗糙度對光的反射率不同來測量表面粗糙度的，加工現(xiàn)場空氣的污染、工件表面粘附金屬粉粒以及冷卻潤滑液的污染都將嚴(yán)重干擾光測粗糙度的精度和準(zhǔn)確性。即使排除污染因素，這種方法也只能適合于精加工使用，而對于粗加工來說，不同的工件材料、不同的刀具材料、不同的刀具幾何形狀、不同的切削用量、不同的機床、不同類型的工件、不同的冷卻潤滑條件等，對于相同的刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)生大量的不同標(biāo)準(zhǔn)閥值，即使在相同的以上條件下，各個工件的加工在刀具磨鈍時，表現(xiàn)出的粗糙度值也相差很大，因而利用數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)定閥值去判斷刀具磨鈍是極不準(zhǔn)確的。（Ⅲ）、聲發(fā)射監(jiān)測方法和裝置（文獻〔3〕DavidlA，etal，“Determination????of????Chip????Forming????States，Using????a????Linear????Discrimeiat????Function????Technique????With????Acoustic????Emission”，The????13th????NAMRC，1985），它是利用刀具刃口在產(chǎn)生微裂紋時，振動頻率將產(chǎn)生較大變化的原理來檢測刀具破損的，但其方法和裝置不能監(jiān)測刀具磨損，成本高，沒有應(yīng)用于生產(chǎn)實際。

本發(fā)明的目的在于提出一種新的監(jiān)測方法和裝置來克服上述監(jiān)測方法和裝置中存在的問題，不依賴大量的實驗標(biāo)定以及存貯這些標(biāo)定值的數(shù)據(jù)庫或文件，不依賴于某種設(shè)定的閥值，系統(tǒng)簡單、成本較低、監(jiān)測準(zhǔn)確率高，便于實際生產(chǎn)應(yīng)用。

本發(fā)明是通過對加工表面粗糙度特定Ra或Rz或均方值R的變化率突變的跟蹤來實現(xiàn)刀具破磨損的監(jiān)測的。ISO標(biāo)準(zhǔn)中把評定粗糙度所選定的測量輪廓長度-取樣長度1（基本長度、截止波長）分為8個等級，大量實驗已經(jīng)證明了2.5、8、25這三個等級中必然混進波紋度的干擾，為了提取微觀粗糙度部分的信息，必須濾除波紋度的干擾，因此，本發(fā)明中的Ra或Rz或R特指0.08～0.8這一段的微觀粗糙度（在這個范圍內(nèi)，取樣長度不僅僅限于0.08、0.25、0.8三種）。另外，還可采取硬件來濾除波紋度的干擾。R_a為在取樣長度內(nèi)，微觀粗糙度幅度Y的總和的平均值，用公式近似表示為：

Ra=Σi=1N｜Yi ｜N;]]>

Rz為在取樣長度內(nèi)，從平行于輪廓中心的任意一條線起，到被測量輪廓的五個最高峰和五個最低谷之間的平均距離;R定義為：

（i＝1，2，……k）

Ri＝ 1/(N-2)Σj=1N]]>（Y_j-Y）²（j＝1，2，……N）