研究數(shù)控生產(chǎn)線的刀具破損問題，與現(xiàn)有刀具破損監(jiān)控方法，需要根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計出基于機(jī)床內(nèi)置功率傳感器的自學(xué)刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對國外進(jìn)口產(chǎn)品的替代。其具體實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)、接口函數(shù)獲取機(jī)場主軸功率信號、按加工工步分段監(jiān)控刀具破損監(jiān)控功能。

1、刀具破損監(jiān)控原理

在切削加工過程中，刀具發(fā)生破損，刀刃狀態(tài)的改變會引起切削力矩發(fā)生變化，從而導(dǎo)致機(jī)床的主軸功率發(fā)生改變，機(jī)床主軸功率通過監(jiān)控加工過程監(jiān)控刀具狀態(tài)，由于機(jī)床主軸功率對刀具破損較敏感，因此信號獲取簡單，有效避免切屑、振動等干擾，在生產(chǎn)中是比較理想的監(jiān)控刀具破損的信號。

在批量加工生產(chǎn)中，由于加工工藝和加工參數(shù)沒有發(fā)生變化，因此在進(jìn)行批量加工的時候，數(shù)控機(jī)床的功率信號會有周期性的特點(diǎn)。根據(jù)這個特點(diǎn)可以獲取數(shù)控機(jī)床功率信息，從而達(dá)到數(shù)控機(jī)床刀具破損監(jiān)測目的。

2、刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)分為四個模塊：信號采集模塊、學(xué)習(xí)模塊、在線監(jiān)控模塊和預(yù)警模塊。這四部分的功能主要為：信息采集木塊是采集監(jiān)控系統(tǒng)需要用到的各種信息；學(xué)習(xí)木塊是儲存刀具加工的主軸功率數(shù)據(jù)。在線監(jiān)控模塊是為了檢測刀具是否超出設(shè)定閾值；預(yù)警模塊，是檢測模塊發(fā)現(xiàn)問題后的反饋。

3、刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)

對于自學(xué)刀具破損監(jiān)控的原理和算法，一般會運(yùn)用Visual C++ 或者SQL server來對刀具破損監(jiān)控進(jìn)行軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了自動生產(chǎn)線上批量刀具破損的監(jiān)控，該軟件可實(shí)時對加工刀具破損進(jìn)行監(jiān)控。

該軟件在學(xué)習(xí)過程中，需按照解析之后的數(shù)控加工代碼加工一個標(biāo)準(zhǔn)零件，存儲加工過程中的主軸功率數(shù)據(jù)，在整個數(shù)控代碼的所有工步執(zhí)行完之后完成學(xué)習(xí)過程。

在對閾值進(jìn)行設(shè)定的時候，首先應(yīng)該選擇閾值的形式，一般有直線和曲線兩種情況供選擇。閾值的大小主要是根據(jù)學(xué)習(xí)曲線來進(jìn)行指定的，曲線形式的閾值上限是學(xué)習(xí)樣本中最大功率值的設(shè)定百分比加上當(dāng)前每個時刻功率，閾值下限是學(xué)習(xí)樣本中每個時刻的功率值減去最小功率的設(shè)定百分比。直線形式的閾值上限是學(xué)習(xí)樣本中最大值加上最大功率值的設(shè)定百分比，閾值下限是學(xué)習(xí)樣本中最小值減去最小功率的設(shè)定百分比。在完成學(xué)習(xí)后為工步設(shè)定不同的閾值大小。

隨著該項(xiàng)技術(shù)的普及，開發(fā)的刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在企業(yè)中，實(shí)踐證明本系統(tǒng)監(jiān)控效果良好運(yùn)行可靠。