[發明專利]基于聲發射信號的刀具磨損無線智能檢測裝置

在審

• 申請號: 201610002595.3
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN106944877A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 隋秀凜;張世光;葛江華;王亞萍;陳曉奇;陳云壯;廉沖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明設計刀具磨損檢測，具體設計到一種基于聲發射信號的刀具磨損監測裝置。

背景技術

在金屬切削加工中，刀具的工作環境是不斷變化的，因此刀具磨損狀態受到工藝裝置的動態特性、刀具材料、切削條件等因素的影響。通常工人根據切屑形成和加工噪聲情況以及工件的表面質量，或者是根據加工的時間和加工工件的數量來判別刀具的磨損狀態。人工辨別刀具磨損狀態受到主觀因素的影響，導致判斷的準確性不高。同時，刀具的磨損狀態與其影響因素之間是一種高度非線性的關系，因此通過加工時間和工件的數量來辨別刀具磨損狀態也是不精確，所以傳統的刀具磨損狀態識別不能滿足要求。在實際加工生產過程中，影響產品的尺寸精度和表面質量的關鍵因素是刀具的磨損和破損。為了確保工件的表面質量和尺寸精度，根據傳統的人工辨別刀具磨損狀態的方法，很多刀具還未達到失效狀態就被換掉。一方面，沒有完全和充分地發揮刀具的使用，進而造成了刀具的使用浪費。另一方面，頻繁地更換刀具也會造成加工效率的降低。如果對刀具磨損狀態的判斷不準確和不及時更換刀具，刀具的磨損量急劇增加，導致工件表面的質量下降，甚至會導致整個加工過程的中斷，造成工件報廢，嚴重的情況可能導致整個機床裝置的停止運行。所以說，在機械加工過程中，刀具磨損檢測是至關重要的。

在數控加工中心中，刀具的失效造成的停機時間大約占20%左右。在數控加工機床中配備刀具磨損狀態檢測裝置后，人為問題和技術問題造成的故障停機時間減少了四分之三左右，使得有效的加工時間約為65%，將數控機床的利用率提高了一半以上，加工質量在此基礎上提高了百分之二十左右。由此可以看出，刀具磨損狀態檢測裝置能夠帶來經濟和社會效益，為智能制造奠定了基礎，并且這項技術已經成為各國工人的關鍵技術，受到了很大的重視。

在切削加工前后運用某種測量儀器或者手段對刀具的質量或者刀具的形狀變化進行測量，從而判斷刀具磨損的狀態。如利用接觸測量方法、放射線測量方法和光學測量方法等。這種直接測量的方法都是直接接觸被檢測刀具的形成或者位置等參量，一般只能離線檢測。該種方法的最大優點就是準確度高，但是這種方法缺點也非常明顯，一方面，必須停機檢測，延長了加工時間。另一方面，對刀具的失效沒有預判能力，嚴重地限制了使用范圍。

發明內容

本發明的目的是為了解決人工經驗判別刀具磨損量以及直接檢測對刀具磨損進行檢測，效率低，操作復雜等問題?，F提供基于聲發射信號的刀具磨損無線智能檢測裝置，通過對聲發射信號的采集，數據的轉換，數據存儲以及無線傳輸給PC端。在PC端進行數據進一步存儲和分析從而檢測刀具磨損狀態。從而有效的避免了由于刀具磨損帶來的損失。

基于聲發射信號的刀具磨損無線智能檢測裝置，特征在于，包括：銑床、銑刀、工件、聲發射傳感器、嵌入式信號采集模塊、嵌入式信號傳輸模塊和具有數據處理和無線接收的PC端。所述的聲發射傳感器粘貼到加工工件上，用于采集銑床上的銑刀加工工件所產生的微弱的聲發射信號，聲發射傳感器輸出端連接到主板上，主板上有嵌入式信號采集模塊和嵌入式信號傳輸模塊，嵌入式信號采集模塊嵌入式信號傳輸模塊相連接，信號通過無線信號把數據傳輸到具有數據處理和無線接收的PC端上。

所述的嵌入式信號采集模塊和所述的嵌入式信號傳輸模塊都采用STM32F系列芯片具有豐富和強大的外設管理功能，功耗控制能力強以及處理速度快。

所述的嵌入式信號采集模塊包括信號前置放大器、信號濾波器、時鐘模塊、SD卡、ADC采集模塊和裝置復位模塊。所述的嵌入式信號傳輸模塊包括USART接口、指示燈模塊、無線及接口模塊和電源模塊。信號前置放大器的輸出端連接信號濾波器的輸入端，信號濾波器輸出信號通過心痛復位模塊、時鐘模塊和ADC采集模塊對信號進行轉換處理，處理后的信號數據存儲到SD卡中。通過USART接口和無線及接口模塊進行無線通信來傳輸儲存在SD卡的信號數據，同時具有數據處理和無線接收的PC端接受無線傳輸的信號數據，通過PC端顯示。所述的電源模塊采用電池供電為整個主板進行供電。所述的指示燈模塊顯示整個裝置是否正常工作。