切削力法刀具磨損和破損的檢測

圖2 用切削力檢測刀具狀態(tài)框圖

    當(dāng)?shù)毒咴谇邢鬟^程中磨損時(shí)，切削力會(huì)隨著增大，如果刀具崩刃或斷裂，切削力會(huì)劇減。在系統(tǒng)中，由于工件加工余量的不均勻等因素也會(huì)引起切削力的變化，為了避免誤判，取切削分力的比值和比值的變化率作為判別的特征量，即在線測量三個(gè)切削分力FX、FY和FZ 的相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)放大后輸入除法器，得到分力比FX/FZ和FY/FZ，再輸入微分器得到d（FX/FY）/dt和d（FY/FZ）/dt。將這些數(shù)據(jù)再輸入相應(yīng)的比較器中，與設(shè)定值進(jìn)行比較。這個(gè)設(shè)定值是經(jīng)過一系列試驗(yàn)后得出的，說明刀具尚能正常工作或已磨損或破損的閾值。當(dāng)各參量超過設(shè)定值時(shí)，比較器輸出高電平信號(hào)，這些信號(hào)輸入由邏輯電路構(gòu)成的判別器中，判別器根據(jù)輸入電平值的高低可得出是否磨損或破損的結(jié)論。測力傳感器（例如應(yīng)變片）安放在刀桿上測量效果最好，但由于刀具經(jīng)常需要更換，結(jié)構(gòu)上難以實(shí)現(xiàn)。因此，將測力傳感器安放在主軸前端軸承外圈上，一方面不受換刀的影響；另一方面此處離刀具切削工件處較近，這對(duì)直接監(jiān)測切削力的變化比較敏感，測量過程是連續(xù)的。這種檢測方法實(shí)時(shí)性較好，具有一定的抗干擾能力，但需要通過實(shí)驗(yàn)確定刀具磨損及破損的閾值。