[发明专利]一种数控刀具磨损智能检测装置

说明书

技术领域

本发明属于机械加工刀具磨损检测装置，具体是通过刀具切削过程中物理量的变化进行在线自动监测。

背景技术

在数控机床、柔性加工系统等自动化或半自动化机械加工技术中，刀具是影响零件加工质量及生产效率的最直接的因素。针对目前现有的刀具磨损检测装置中存在的非实时性和适用范围的局限性，不能精确针对刀具在切削过程中的磨损实际情况进行及时控制，因此，影响产品加工的质量和加工过程的自动化水平，亟需有所改进和进一步提高。

发明内容

本发明精确针对刀具在切削过程中的磨损实际情况进行及时控制，达到进一步提高刀具切削质量和自动控制的目的。

本发明的目的由如下技术方案实现：

一种数控刀具磨损智能检测装置，包括传感器信号处理电路、矩阵式薄膜按键电路、单片机控制电路、液晶显示电路、报警电路，其特征是：

由传感器信号处理电路在线检测刀具在切削加工过程中的切削温度和切削振动值；

在液晶显示电路显示被测参数值及其随时间变化的动态曲线；

单片机控制电路根据曲线判断磨损速率，预先判断刀具的磨损，进行分析处理；

当被测温度值与振动量中任意一个值超过临界值，报警电路自动报警。

进一步，所述传感器信号处理电路采用IEPE型压电加速器+TLC2543和K型热电偶+MAX6675。

进一步，所述矩阵式薄膜按键电路采用4X4矩阵键盘选择输入16种不同材料匹配。

进一步，所述单片机控制电路采用RS232接口进行信号传送。

本发明以市电通过AC-DC变换得到的稳压电源为供电电源。通过IEPE型压电加速计+TLC2543和热电偶+MAX6675及其信号调理电路，将采集到的模拟信号转化为12位的数字信号，经过进一步的数据处理得到所需的物理量(即温度值与振动量)，再将检测到的物理量送入MCU，控制物理量的动态显示并与设定的刀具磨损临界值相比较，同时微处理器还可以将采样温度以及振动值上传给计算机，通过计算机对不同加工材料和刀具材料的采样值进行分析，预判磨损速率，并当被测物理量超过临界值时，系统启动声光报警电路报警。

本发明在研究数控刀具在切削加工不同工件材料过程中，刀具磨损导致的切削温度以及切削振动的变化特征的基础上，提供了一种数控刀具磨损智能检测系统，完成了数控刀具磨损智能检测装置的产品样机，并进行了现场切削试验。此装置通过同时在线检测两种刀具磨损因子，能够更有效地实现刀具磨损情况的在线检测，能应用于不同的切削加工工况，并在液晶上显示温度和振动值，以及两参数随时间变化的动态曲线，并在特定临界温度和临界振动上报警，具有较宽的适用范围，有利于促进加工过程的自动化。

本发明克服现有刀具磨损检测系统存在的非实时性和使用范围窄的缺陷，通过同时在线检测刀具磨损导致的两个参数的变化，可提高数控机床及刀具工作的可靠性，具有较好的兼容性和较广的使用范围。本发明不仅能自动测出刀具的温度和振动，实现刀具磨损自动报警，还能够在液晶上显示被测参数值及其随时间变化的动态曲线，根据观察曲线斜率，可预先判断刀具的磨损速率，同时可通过RS232与PC相连，在上位机上动态刷新被测参数，实现实时预测与实时监测的功能。本发明开发的装置通过试验内置16种不同工件材料与刀具材料匹配的刀具磨损预设限值，便于不同加工工况下刀具磨损检测判断及报警。

本发明的有益效果是：

1)不依靠检测人员感觉和人工估计，可以实现数控刀具切削温度和振动值的检测及磨损报警，使刀具和机床既发挥最大加工能力，又得到了有效的保护，提高刀具的使用寿命和加工质量。

2)系统采用STC89S52芯片为控制核心，成本低，电路结构简单，控制方便，而且运行稳定，具有较高的通用性和实用价值。

3)系统通过同时检测两个刀具磨损因子，能应用于不同的切削加工工况，提高了系统的兼容性及适应性。

附图说明

图1是检测系统原理图

图2液晶显示电路

图3是薄膜按键电路

图4是MAX6675_AD K型热电偶测量转换电路

图5是TLC2543_AD转换电路

图6是声光报警电路

图7是系统主程序流

图8是温度测量电路MAX6675时序图

图9是MAX6675数据采样流程

图10是振动测量电路TLC2543时序图

图11是振动测量电路TLC2543的软件流程

图12是采样数据处理软件流程

具体实施方式