[发明专利]用于检测机床中的刀具状态的装置

说明书

本申请涉及一种用于检测机床中的刀具状态的装置，可以包括：传感器单元，用于在加工过程中感测机床的主轴在x轴方向和y轴方向上的加速度；和处理设备，用于通过处理x轴和y轴信号来将传感器单元感测的x轴信号和y轴信号转换成能够表示切削力的信号，检测合力，并在极坐标系上绘制检测到的合力。

技术领域

本申请的示例性实施例涉及一种用于检测机床中的刀具状态的装置，更具体地，涉及一种用于检测机床中的刀具状态的装置，该装置包括附接至主轴的非旋转部分的两个微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems，简称MEMS)型振动加速计，用于在加工过程中以有线方式测量信号，并分析所测量的信号以检测刀具的状态。

背景技术

通常使用的各种刀具中，直径较小的钻头或丝锥加工产品时，刀具经常损坏。导致刀具损坏的原因各种各样，例如刀具材料中含有气泡、或刀具振动。

当操作者继续使用损坏的刀具加工产品而没有意识到刀具已损坏时，可能会出现各种问题，例如生产出有缺陷的产品。也就是说，机床中刀具的损坏造成二次损失，即产品损坏，以及刀具损坏造成的损失。因此，刀具监控系统用于预先检测刀具是否已损坏，从而防止损坏后可能发生的产品缺陷。

传统的刀具监控系统需要使用附接有测量传感器的刀架来加工产品，或者仅通过测量的振动幅度来检测高速主轴的切削状态。因此，传统的刀具监控系统容易受到干扰和振动以及机床加工的影响，这使得在加工产品时很难准确检查刀具的状态。

此外，传统的刀具监控系统通过无线通信方法发送/接收由刀架测量的信号。因此，信号的可靠性较低，系统成本较高。

本申请的相关技术公开于2012年4月3日登记的题为“通过主轴振动值监控和控制处理系统状态的方法”的第10-1134940号韩国专利中。

发明内容

本申请多个实施例涉及一种用于检测机床中的刀具状态的装置，其包括附接至主轴的非旋转部分的两个MEMS型振动加速度计，用于在加工过程中以有线方式测量信号，并分析所测量的信号以检测刀具的状态。

在一个实施例中，一种用于检测机床中的刀具状态的装置可以包括：传感器单元，用于在加工过程中感测机床的主轴在x轴方向和y轴方向上的加速度；处理设备，用于通过处理x轴和y轴信号来将传感器单元感测的x轴信号和y轴信号转换成能够表示切削力的信号，检测合力，并在极坐标系上绘制检测到的合力。

传感器单元可以包括：第一加速度传感器，用于感测主轴在x轴方向的加速度；第一放大器，用于放大由第一加速度传感器感测到的信号；第二加速度传感器，用于感测主轴在y轴方向的加速度；第二放大器，用于放大第二加速度传感器感测的信号，其中第一加速度传感器和第二加速度传感器均以预设角度设置。

传感器单元可以安装在机床的主轴、主轴上的联轴器、刀具和转塔中的任一个上。

处理设备可以包括：信号处理单元，用于对传感器单元感测到的信号进行滤波，并将滤波后的信号转换为数字信号，以防止信号混叠(aliasing)；刀具可视化单元，用于根据加工条件基于参数集将从信号处理单元输入的信号转换为能够表示切削力的信号，通过将转换后的x轴信号和y轴信号相加来生成范数值，然后通过在极坐标系上绘制范数值来创建图表，其中，在旋转过程中的刀具的状态和刀片数量反映在该图表中；设备控制单元，用于基于刀具可视化单元的极坐标图检测刀具的当前状态。

信号处理单元可以包括：第一抗混叠滤波器，用于对x轴信号进行滤波，以防止x轴信号混叠；第一模数转换器(Analog Digital Converter，简称ADC)，用于将从第一抗混叠滤波器输出的信号转换为数字信号；第二抗混叠滤波器，用于对y轴信号进行滤波，以防止y轴信号混叠；以及第二模数转换器，用于将从第二抗混叠滤波器输出的信号转换为数字信号。