[发明专利]基于声发射信号的刀具磨损无线智能检测装置

说明书

技术领域

本发明设计刀具磨损检测，具体设计到一种基于声发射信号的刀具磨损监测装置。

背景技术

在金属切削加工中，刀具的工作环境是不断变化的，因此刀具磨损状态受到工艺装置的动态特性、刀具材料、切削条件等因素的影响。通常工人根据切屑形成和加工噪声情况以及工件的表面质量，或者是根据加工的时间和加工工件的数量来判别刀具的磨损状态。人工辨别刀具磨损状态受到主观因素的影响，导致判断的准确性不高。同时，刀具的磨损状态与其影响因素之间是一种高度非线性的关系，因此通过加工时间和工件的数量来辨别刀具磨损状态也是不精确，所以传统的刀具磨损状态识别不能满足要求。在实际加工生产过程中，影响产品的尺寸精度和表面质量的关键因素是刀具的磨损和破损。为了确保工件的表面质量和尺寸精度，根据传统的人工辨别刀具磨损状态的方法，很多刀具还未达到失效状态就被换掉。一方面，没有完全和充分地发挥刀具的使用，进而造成了刀具的使用浪费。另一方面，频繁地更换刀具也会造成加工效率的降低。如果对刀具磨损状态的判断不准确和不及时更换刀具，刀具的磨损量急剧增加，导致工件表面的质量下降，甚至会导致整个加工过程的中断，造成工件报废，严重的情况可能导致整个机床装置的停止运行。所以说，在机械加工过程中，刀具磨损检测是至关重要的。

在数控加工中心中，刀具的失效造成的停机时间大约占20%左右。在数控加工机床中配备刀具磨损状态检测装置后，人为问题和技术问题造成的故障停机时间减少了四分之三左右，使得有效的加工时间约为65%，将数控机床的利用率提高了一半以上，加工质量在此基础上提高了百分之二十左右。由此可以看出，刀具磨损状态检测装置能够带来经济和社会效益，为智能制造奠定了基础，并且这项技术已经成为各国工人的关键技术，受到了很大的重视。

在切削加工前后运用某种测量仪器或者手段对刀具的质量或者刀具的形状变化进行测量，从而判断刀具磨损的状态。如利用接触测量方法、放射线测量方法和光学测量方法等。这种直接测量的方法都是直接接触被检测刀具的形成或者位置等参量，一般只能离线检测。该种方法的最大优点就是准确度高，但是这种方法缺点也非常明显，一方面，必须停机检测，延长了加工时间。另一方面，对刀具的失效没有预判能力，严重地限制了使用范围。

发明内容

本发明的目的是为了解决人工经验判别刀具磨损量以及直接检测对刀具磨损进行检测，效率低，操作复杂等问题。现提供基于声发射信号的刀具磨损无线智能检测装置，通过对声发射信号的采集，数据的转换，数据存储以及无线传输给PC端。在PC端进行数据进一步存储和分析从而检测刀具磨损状态。从而有效的避免了由于刀具磨损带来的损失。

基于声发射信号的刀具磨损无线智能检测装置，特征在于，包括：铣床、铣刀、工件、声发射传感器、嵌入式信号采集模块、嵌入式信号传输模块和具有数据处理和无线接收的PC端。所述的声发射传感器粘贴到加工工件上，用于采集铣床上的铣刀加工工件所产生的微弱的声发射信号，声发射传感器输出端连接到主板上，主板上有嵌入式信号采集模块和嵌入式信号传输模块，嵌入式信号采集模块嵌入式信号传输模块相连接，信号通过无线信号把数据传输到具有数据处理和无线接收的PC端上。

所述的嵌入式信号采集模块和所述的嵌入式信号传输模块都采用STM32F系列芯片具有丰富和强大的外设管理功能，功耗控制能力强以及处理速度快。

所述的嵌入式信号采集模块包括信号前置放大器、信号滤波器、时钟模块、SD卡、ADC采集模块和装置复位模块。所述的嵌入式信号传输模块包括USART接口、指示灯模块、无线及接口模块和电源模块。信号前置放大器的输出端连接信号滤波器的输入端，信号滤波器输出信号通过心痛复位模块、时钟模块和ADC采集模块对信号进行转换处理，处理后的信号数据存储到SD卡中。通过USART接口和无线及接口模块进行无线通信来传输储存在SD卡的信号数据，同时具有数据处理和无线接收的PC端接受无线传输的信号数据，通过PC端显示。所述的电源模块采用电池供电为整个主板进行供电。所述的指示灯模块显示整个装置是否正常工作。