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| 數(shù)控加工中刀具狀態(tài)的實時檢測 |
| 發(fā)布時間：2009/5/23 9:09:00 來源：鑫泰科技 發(fā)布者：admin |
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1.引言
在數(shù)控加工中，刀具狀態(tài)的檢測具有非常重要的意義，因為刀具的損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，由于高溫、高壓等作用，在與工件相接觸的表面層上發(fā)生塑性流動而失去切削能力的現(xiàn)象［1］。目前，對刀具的檢測主要采用人工檢測、離線檢測和在線檢測三種策略。人工檢測即是由工人在加工時憑經(jīng)驗對刀具的狀態(tài)進(jìn)行檢測；離線檢測就是在加工之前對刀具進(jìn)行專門檢測，并預(yù)測其壽命看是否勝任當(dāng)前的加工；在線檢測也稱實時檢測，就是在加工的過程中實時對刀具進(jìn)行檢測，并依據(jù)檢測的結(jié)果做相應(yīng)的處理。目前，對刀具檢測的算法也不少，有的采用從理論上計算刀具所受應(yīng)力的變化來判斷刀具的損壞情況［2］［3］，有的采用時序分析的方法對刀具進(jìn)行檢測［4］［5］，有的采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對刀具進(jìn)行檢測［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)對刀具進(jìn)行檢測［8］，但它們主要從理論上進(jìn)行探討�？紤]到刀具在數(shù)控加工中塑性破損比較少見，而磨損對數(shù)控的安全性關(guān)系不是很大且其可通過離線檢測進(jìn)行處理，本文以數(shù)控加工中常用的球頭刀具為研究對象，對脆性破損中的脆性斷裂的實時檢測進(jìn)行研究，該類斷裂的發(fā)生，將對加工的質(zhì)量和機床本身產(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，通過在線檢測判斷該微裂紋在此時的負(fù)載條件下是否會擴展，若可能擴展，我們就認(rèn)為該負(fù)載是危險的并通過減小刀具的進(jìn)給量來減小刀具所受的負(fù)載，以保證刀具的安全。
2.刀具的實時檢測
球頭刀具負(fù)載模型的建立
如前所述，數(shù)控加工時，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和實時加工的需要，本文只考慮影響較大的幾個因素，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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