[發明專利]一種刀具剩余使用壽命監測裝置及其方法

在審

• 申請號: 202010695631.5
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111872745A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王利強;施博;白雪
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學（中國職業培訓指導教師進修中心）
• 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

本發明公開了一種刀具剩余使用壽命監測裝置及其方法，包括音頻傳感器、音頻放大器、振動傳感器、數據采集卡和計算機，所述音頻傳感器和所述音頻放大器通過雙面膠貼附在機床的主軸之上，并與主軸平行，所述音頻傳感器無螺紋一端指向刀具，所述音頻傳感器有螺紋一端和所述音頻放大器有螺紋一端通過螺紋連接，所述音頻放大器無螺紋一端通過BNC連接線1連接到所述數據采集卡，所述振動傳感器有螺紋一端通過磁力座安裝在機床的加工平臺上，所述振動傳感器無螺紋一端通過BNC連接線2、BNC連接線3和BNC連接線4連接到所述數據采集卡，所述數據采集卡通過USB接口連接到所述計算機。本發明能夠準確地監測刀具的剩余使用壽命。

技術領域

本發明屬于機械加工刀具及監測領域，具體地說，涉及一種刀具剩余使用壽命監測裝置及其方法。

背景技術

刀具磨損是指在銑削加工過程中刀具與工件相互作用而產生的結果，是影響加工過程的主要因素之一。在復雜的切削加工過程中，刀具需要時刻與工件接觸，時常經受著劇烈摩擦并伴隨著高溫和高壓，刀具磨損不嚴重時，會影響到加工工件的質量，刀具磨損嚴重時，則會影響到整個機床的工作，甚至導致安全問題。目前的機床刀具沒有智能化的監控配套裝置，人們只能通過暫停機床工作，取出刀具來判斷刀具的剩余使用壽命，這樣就大大降低了機床的工作效率，無法讓刀具得到充分的利用。

中國專利公開號208342380U，公開日為2019年1月8日，發明創造的名稱為刀具磨損在線檢測裝置，該申請案公開了一種采用攝像頭來直接拍攝出刀具的磨損狀態圖，從而來判斷刀具的磨損狀態。其不足之處在于刀具在實時加工過程中難以被拍攝，只有在刀具停止工作時才能進行拍攝判斷，從而大大降低了機床的工作效率，且安裝較為繁瑣，不適用于日常的加工生產。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種刀具剩余使用壽命監測裝置及其方法。為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案。

一種刀具剩余使用壽命監測裝置及其方法，包括音頻傳感器501、音頻放大器502、振動傳感器6、數據采集卡7和計算機8，所述音頻傳感器501和所述音頻放大器502通過雙面膠貼附在機床1的主軸3之上，并與主軸3平行，所述音頻傳感器501無螺紋的一端朝向刀具所在方向，所述音頻傳感器501有螺紋的一端和所述音頻放大器502有螺紋的一端通過螺紋連接，所述音頻放大器502無螺紋的一端通過BNC連接線1連接到所述數據采集卡7的BNC接口一701，所述振動傳感器6有螺紋的一端通過磁力座安裝在機床1的加工平臺2上，所述振動傳感器6無螺紋的一端通過BNC連接線2、BNC連接線3和BNC連接線4連接到所述數據采集卡7，所述BNC連接線2連接到所述數據采集卡7的BNC接口二702，所述BNC連接線3連接到所述數據采集卡7的BNC接口三703，所述BNC連接線4連接到所述數據采集卡7的BNC接口四704，所述數據采集卡7通過USB接口705連接到所述計算機8。

所述音頻傳感器501采樣頻率范圍是40kHz-50kHz，所述振動傳感器6采樣頻率范圍是20kHz-30kHz。

實現刀具剩余使用壽命監測的方法，包括如下步驟：

（1）將所述音頻傳感器501的采樣頻率f₁設置為40kHz-50kHz，振動傳感器6的采樣頻率f₂設置為20kHz-30kHz；

（2）過銑削加工實驗，將所述音頻傳感器501和所述振動傳感器6采集到的不同剩余使用壽命下刀具加工中的音頻數據和振動數據通過所述數據采集卡7保存到所述計算機8中，得到音頻初始信號和振動初始信號；

（3）將采集到的音頻初始信號通過帶通濾波，去除音頻初始信號中的噪聲，得到完整音頻信號；