监测原理监测参量的选取监测原理监测原理框图监测刀具磨损和破损的方法很多,可分为直接测量法和间接测量法两大类。直接测量法主要有:光学法、接触电阻法、放射性法等。间接测量法主要有:切削力或功率测量法,刀具和工件测量法,温度测量法,振动分析法,AE法,电机电流或功率测量法等。
比较现有的刀具磨损和破损的监测方法,各有优缺点,我们选取声发射(AE)和电机电流信号作为监测参量。这是因为AE信号能避开机加工中噪声影响zui严重的低频区,受振动和声频噪声影响小,在感兴趣区信噪比较高,便于对信号进行处理。响应速度快,灵敏度高;但重负荷时,易受干扰。而电机电流信号易于提取,能适应所有的机加工过程,对正常的切削加工没有影响,但易受干扰,时间响应慢,轻负荷时,灵敏度低。这样,同时选AE和电机电流为监测信号,就能利用这2个监测量的各自长处,互补不足,拓宽监测范围,提高监测精度和判别成功率。
切削过程中,当刀具发生磨损和破损时,切削力相应发生变化,切削力的变化引起电机输出转矩发生变化,进而导致电机电流发生相应的变化,电流法正是通过监测电机电流的变化,实现间接在线实时判断刀具的磨损和破损。AE是材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂时,以弹性波形的形式释放出应变能的现象。它具有幅值低,频率范围宽的特点。试验及频谱分析发现:正常切削产生的AE信号主要是工件材料的塑性变形,其功率谱分布,100kHz以下数值很大,100kHz以上较小。