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數(shù)控加工中刀具狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)

發(fā)布時(shí)間：2009/5/23 9:09:00 來(lái)源：鑫泰科技發(fā)布者：admin

1.引言

　　在數(shù)控加工中，刀具狀態(tài)的檢測(cè)具有非常重要的意義，因?yàn)榈毒叩膿p壞不僅影響加工的質(zhì)量和效率，而且還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)床和人身事故。刀具的損壞有磨損和破損兩種情況，磨損是刀具在加工過(guò)程中與工件發(fā)生接觸和摩擦而產(chǎn)生的表面材料的消耗的現(xiàn)象；而破損是刀具發(fā)生崩刃、斷裂、塑變等而導(dǎo)致刀具失去切削能力的現(xiàn)象，它又包括脆性破損和塑性破損，脆性破損是刀具在機(jī)械和沖擊作用下，在尚未發(fā)生明顯的磨損而出現(xiàn)的崩刃、碎裂、剝落等。而塑性破損是刀具在切削時(shí)，由于高溫、高壓等作用，在與工件相接觸的表面層上發(fā)生塑性流動(dòng)而失去切削能力的現(xiàn)象［1］。目前，對(duì)刀具的檢測(cè)主要采用人工檢測(cè)、離線檢測(cè)和在線檢測(cè)三種策略。人工檢測(cè)即是由工人在加工時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)刀具的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；離線檢測(cè)就是在加工之前對(duì)刀具進(jìn)行專門(mén)檢測(cè)，并預(yù)測(cè)其壽命看是否勝任當(dāng)前的加工；在線檢測(cè)也稱實(shí)時(shí)檢測(cè)，就是在加工的過(guò)程中實(shí)時(shí)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)的結(jié)果做相應(yīng)的處理。目前，對(duì)刀具檢測(cè)的算法也不少，有的采用從理論上計(jì)算刀具所受應(yīng)力的變化來(lái)判斷刀具的損壞情況［2］［3］，有的采用時(shí)序分析的方法對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)［4］［5］，有的采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)［6］［7］，還有的綜合采用小波變換理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)［8］，但它們主要從理論上進(jìn)行探討。考慮到刀具在數(shù)控加工中塑性破損比較少見(jiàn)，而磨損對(duì)數(shù)控的安全性關(guān)系不是很大且其可通過(guò)離線檢測(cè)進(jìn)行處理，本文以數(shù)控加工中常用的球頭刀具為研究對(duì)象，對(duì)脆性破損中的脆性斷裂的實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)行研究，該類斷裂的發(fā)生，將對(duì)加工的質(zhì)量和機(jī)床本身產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。我們認(rèn)為刀具本身存在著微小的裂紋，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立球頭刀具的負(fù)載模型，通過(guò)在線檢測(cè)判斷該微裂紋在此時(shí)的負(fù)載條件下是否會(huì)擴(kuò)展，若可能擴(kuò)展，我們就認(rèn)為該負(fù)載是危險(xiǎn)的并通過(guò)減小刀具的進(jìn)給量來(lái)減小刀具所受的負(fù)載，以保證刀具的安全。

2.刀具的實(shí)時(shí)檢測(cè)

　　球頭刀具負(fù)載模型的建立
　　如前所述，數(shù)控加工時(shí)，刀具所受的負(fù)載與很多因素有關(guān)，但考慮到球頭刀具的特點(diǎn)和實(shí)時(shí)加工的需要，本文只考慮影響較大的幾個(gè)因素，即主軸的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削的深度、加工材料的切削性能四個(gè)因素，則球頭負(fù)載的模型為
　　f=f(s,v,h,m) (1)
　　其中：f——負(fù)載向量；h——切削的深度；

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