專利名稱：一種刀具實時監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種刀具實時監(jiān)測裝置，用于實時地監(jiān)測切削刀具，特別是鉆削或鏜削刀具工作時的狀態(tài)，比如刀具的磨損、斷裂等。
刀具在工作過程中的實時監(jiān)測是現(xiàn)代自動化加工的關鍵技術之一。使用破損的刀具繼續(xù)加工不僅會造成被加工工件的報廢，而且還會損壞加工設備。因此該技術可以保障切削設備和工件的安全，降低廢品率，提高設備利用率和產(chǎn)品質量。目前，常用的刀具實時監(jiān)測方法有“聲發(fā)射(AE)法”和“電流監(jiān)測法”等。聲發(fā)射法，即Acoustic Emission(AE)法，是基于這樣的原理當金屬材料內(nèi)部的晶格之間發(fā)生錯移時，會發(fā)出超聲波。在金屬切削時，刀具的塑性變形和破損、工件被切削等都會發(fā)出超聲波。但不同材料所發(fā)出的超聲波頻譜不同。刀具材料發(fā)射的頻譜范圍通常為50kHz至1MHz，而被加工工件所發(fā)射的頻譜通常低于100kHz。我們使用截止頻率為100kHz的高通濾波器，就可以把刀具的聲發(fā)射信號過濾出來，單獨監(jiān)測刀具的狀態(tài)。采用聲發(fā)射法的刀具監(jiān)測裝置通常由傳感器、模擬信號處理電路、識別判斷電路等部分組成。美國專利US4332161“Acoustic detection of tool wear and fracture”提出了一個基本的聲發(fā)射刀具監(jiān)測方案，中國專利CN1041721A“一種聲發(fā)射(AE)刀具綜合監(jiān)視(控)方法與裝置”提出了一種采用計算機進行識別判斷的聲發(fā)射刀具監(jiān)測方案。然而，以往的聲發(fā)射刀具監(jiān)測方案中的傳感器安裝在固定不動的位置上。對于鉆削和鏜削這樣刀具旋轉的情況，其傳感器通常是個安裝在主軸箱體上。刀具破損時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號要經(jīng)過刀具→主軸→軸承→箱體的傳播過程才能到達傳感器。這樣多環(huán)節(jié)的傳播過程會使有用的聲發(fā)射信號衰減，使信噪比降低，從而影響監(jiān)測的準確性。
本實用新型的目的是提供特別適用于轉動刀具的一種刀具實時監(jiān)測裝置，其實現(xiàn)的方法是把信號檢測及處理電路直接安裝于轉動的刀具刀桿上，并隨刀具刀桿一同轉動，隨刀具刀桿轉動的這部分電路通過光信號或無線電信號與外部固定的部分通訊。采用這種方法克服了多環(huán)節(jié)的傳播過程使刀具聲發(fā)射信號衰減的缺點。
本實用新型包括信號檢測處理和輸出控制兩個分離的部分。
其中信號檢測處理部分直接安裝于轉動的刀具刀桿上，并隨刀具刀桿一同轉動。信號檢測處理部分包括傳感器、前置放大器、濾波器、放大器、單片機、無線通訊電路、電池等。信號檢測處理部分的作用是對刀具的聲發(fā)射信號進行監(jiān)測和判斷，并與輸出控制部分通訊。
輸出控制部分是另一個獨立殼體，放在外圍固定的地方，它包括無線通訊電路、單片機、輸出報警電路、電源等。其作用是向信號檢測處理部分發(fā)指令并接收其監(jiān)測的數(shù)據(jù)，然后做進一步的判斷，再向操作人員或切削設備報警。
本實用新型提供了一種高信噪比的監(jiān)測轉動刀具破損的方案，無須改造現(xiàn)有的切削設備就可以方便地安裝到其鉆頭或刀桿上，提高這些切削設備的經(jīng)濟效益。
以下結合附圖和實施例進一步說明本實用新型。


圖1是本實用新型的安裝位置實例。
圖2是輸出控制部分的示意圖。
圖3是信號檢測處理部分的結構剖視圖。
圖中標號定義如下1.主軸，2.信號檢測處理部分，3.輸出控制部分，4.鉆頭，5.緊固螺釘，6.紐扣電池，7.傳感器，8.紅外發(fā)射接收對管，9.電路板。
圖1中，被監(jiān)測的鉆頭(4)安裝于切削設備的主軸(1)上，圓環(huán)形的信號檢測處理部分(2)安裝于鉆頭(4)的根部，信號檢測處理部分(2)通過紅外光與輸出控制部分(3)通訊。
圖2為輸出控制部分的示意圖。這部分是一個獨立的殼體，內(nèi)部電路包括紅外發(fā)射接收對管、單片機、輸出報警電路、電源等。它向信號檢測處理部分(2)發(fā)送報警閾值等設定參數(shù)，并接收來自信號檢測處理部分(2)的報警信號，然后把報警信號接力傳送給操作人員和切削設備。給操作人員的報警信號為聲光信號，給切削設備的報警信號為開關信號。
圖3中，緊固螺釘(5)用于把圓環(huán)形的信號檢測處理部分(2)固定在鉆頭(4)上，使信號檢測處理部分(2)隨鉆頭(4)一起轉動。紐扣電池(6)、傳感器(7)、發(fā)射接收對管(8)和電路板(9)分布于圓環(huán)形的信號檢測處理部分(2)內(nèi)部。電路板(9)上包含前置放大器、帶通濾波器、放大器、單片機等電路。前置放大器采用高輸入阻抗的場效應管。帶通濾波器的上下限截止頻率分別為1MHz和100kHz。放大器、單片機等都采用體積小的貼片元件。為減小體積，該電路板(9)采用貼片元件。采用紐扣電池(6)也是為了減小體積。信號檢測處理部分(2)采用圓環(huán)形的目的是為了獲得轉動時的動平衡，以免引起震動。傳感器(7)采用鋯鈦酸鉛壓電晶體傳感器。
在上述實施例中，無線通訊電路也可采用調頻無線電信號的形式。
權利要求1.一種刀具實時監(jiān)測裝置，特別是鉆削或鏜削刀具實時監(jiān)測裝置，其特征是信號檢測處理部分安裝于轉動的刀具刀桿上，并隨刀具刀桿一同轉動。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征是信號檢測處理部分具有圓環(huán)形的結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征是信號檢測處理部分通過光或無線電波與其他部分通訊。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征是信號檢測處理部分采用電池供電。
專利摘要本實用新型涉及一種刀具實時監(jiān)測裝置,用于實時地監(jiān)測切削刀具特別是鉆削或鏜削刀具工作時的狀態(tài)。它包括信號檢測處理和輸出控制兩個分離的部分。其信號檢測處理部分具有圓環(huán)形的結構,直接安裝于轉動的刀具刀桿上,并隨刀具刀桿一同轉動。輸出控制部分則固定于外圍。這兩部分通過光或無線電波相互通訊。
文檔編號B23Q17/09GK2370994SQ98241840
公開日2000年3月29日 申請日期1998年10月27日 優(yōu)先權日1998年10月27日
發(fā)明者王斌, 朱耀群, 張向東 申請人:王斌, 朱耀群, 張向東