[发明专利]一种数控铣削刀具异常工作状态的监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种数控铣削刀具异常工作状态的监测装置及其监测方法。

背景技术

随着装备制造业的不断发展，制造智能化成为非常重要的趋势。人们已经普遍认识到，智能机械设备优于传统工业生产，其在未来必将代替广泛的传统工业生产不可逆转，中国制造业向智能化发展，均存在着巨大的空间。智能化制造工厂要求清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线人工干预、及时正确地搜集生产线数据、更加合理的生产计划编排与生产进度等，包括从产品开发到设计、外包、生产及交付等，生产制造的每个阶段都需要实现高度的自动化、智能化，并且各阶段的信息高度集成是必然趋势。对于中国制造业的产业升级来说已是必然选择。

数控铣削加工刀具异常工作状态监测对数控铣削实现产业升级十分重要，当刀具发生异常的工作状态(如磨损或破损)时，如不能及时发现并采取措施，将导致工件报废，甚至机床损坏，造成很大的损失。因此，对刀具状态进行在线实时监控非常重要。因为及时确定刀具磨损和破损的程度并进行在线实时监控，是提高生产过程自动化程度及保证产品质量，避免损坏机床、刀具、工件的关键要素之一。

振动信号是一种非常好的信息载体，其突出特点是频响范围宽，对切削过程中的异常反应敏感，所以适合用振动信号来检测刀具的使用情况。

发明内容

本发明为了解决现有刀具磨损与破损的在线难以实时监测及控制的问题，进而提出一种数控铣削刀具异常工作状态的监测装置及其监测方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种数控铣削刀具异常工作状态的监测装置包括测头、观察盖、采集发射机构、永磁吸盘和控制面板，观察盖设置在测头的下端，测头的上端设置有永磁吸盘，测头与永磁吸盘之间设有采集发射机构，观察盖的下端面上设有定位通孔，测头包括外壳体、定位机构和调节机构，定位机构和调节机构分别设置在外壳体的内部，调节机构上设有电涡流振动传感器，电涡流振动传感器与采集发射机构连接，控制面板上设有无线接收器，无线接收器接收采集发射机构发出的信号，

外壳体的内部设有隔板，隔板上沿径向方向分别设有三个第一限位槽和三个第二限位槽，隔板的中部设有中间通孔，定位机构包括定位大锥齿轮、一组定位小锥齿轮和三个定位柱，调节机构包括调节大锥齿轮、一组调节小锥齿轮和三个卡爪，定位大锥齿轮和调节大锥齿轮对称设置在隔板的两端且定位大锥齿轮和调节大锥齿轮的端面分别向内设置，定位大锥齿轮和调节大锥齿轮的端面上均设有一组呈螺旋状分布的凸起，三个定位柱分别沿圆周方向对称设置在定位大锥齿轮的端面上，且每个定位柱分别设置在一个第一限位槽内，三个卡爪分别沿圆周方向对称设置，每个卡爪的形状均为L形，卡爪的一端设置在调节大锥齿轮的端面上，且每个卡爪的一端分别设置在一个第二限位槽内，卡爪的另一端设置在中间通孔内，卡爪另一端的末端的内侧均设有电涡流振动传感器，卡爪另一端的末端设置在观察盖内，三个定位柱和三个卡爪的侧壁上均沿螺旋状的凸起的方向设有一组螺旋凹槽，螺旋凹槽与凸起滑动连接，一组定位小锥齿轮分别沿圆周方向竖直对称设置且端部插装在外壳体的侧壁上，定位小锥齿轮分别与定位大锥齿轮相啮合，一组调节小锥齿轮分别沿圆周方向竖直对称设置且端部插装在外壳体的侧壁上，调节小锥齿轮分别与调节大锥齿轮相啮合。

一种数控铣削刀具异常工作状态的监测装置的监测方法包括如下步骤：

步骤一：安装刀具：首先根据刀柄的类型和尺寸选择合适的测头，将刀具从下端的定位通孔装入，将监测装置通过永磁吸盘吸附在主轴的上端，然后旋转定位小锥齿轮，使定位小锥齿轮带动定位大锥齿轮旋转，三个定位柱在螺旋状的凸起和第一限位槽的作用下沿径向方向向内夹紧刀柄；

步骤二：确定电涡流振动传感器的位置：旋转调节小锥齿轮，使调节小锥齿轮带动调节大锥齿轮旋转，三个卡爪在螺旋状的凸起和第二限位槽的作用下沿径向方向移动，调整电涡流振动传感器与刀柄之间的距离，使电涡流振动传感器到达所需位置；

步骤三：启动机床：首先反向旋转定位小锥齿轮，将三个定位柱沿径向方向退回，然后启动机床和检测装置；

步骤四：建立信号模型：电涡流振动传感器监测到的数据传送到采集卡中，采集卡把数据通过无线发射器发射出来，控制面板通过无线接收器接收数据信号，控制面板将正常工作状态下的数据进行保存并分析，进行标定和建模；