切削力法刀具磨损和破损检测的情况分析

图2 用切削力检测刀具状态框图

     当刀具在切削过程中磨损时，切削力会随着增大，如果刀具崩刃或断裂，切削力会剧减。在系统中，由于工件加工余量的不均匀等因素也会引起切削力的变化，为了避免误判，取切削分力的比值和比值的变化率作为判别的特征量，即在线测量三个切削分力FX、FY和FZ 的相应电信号，经放大后输入除法器，得到分力比FX/FZ和FY/FZ，再输入微分器得到d（FX/FY）/dt和d（FY/FZ）/dt。将这些数据再输入相应的比较器中，与设定值进行比较。这个设定值是经过一系列试验后得出的，说明刀具尚能正常工作或已磨损或破损的阈值。当各参量超过设定值时，比较器输出高电平信号，这些信号输入由逻辑电路构成的判别器中，判别器根据输入电平值的高低可得出是否磨损或破损的结论。测力传感器（例如应变片）安放在刀杆上测量效果，但由于刀具经常需要更换，结构上难以实现。因此，将测力传感器安放在主轴前端轴承外圈上，一方面不受换刀的影响；另一方面此处离刀具切削工件处较近，这对直接监测切削力的变化比较敏感，测量过程是连续的。这种检测方法实时性较好，具有一定的抗*力，但需要通过实验确定刀具磨损及破损的阈值。