数控机床刀具磨损与破损的声发射监测法

　　由于刀具破损的AE信号频率分布范围很窄，因此可选谐振式窄带传感器。对于一般数控车削加工来说，可以直接安装在车刀刀杆的后端部，但对于铣削、钻削和加工中心来说，就不能安装在刀具上了，这时，必须解决AE信号的传播问题，即必须将AE信号从动态旋转刀具上过渡到静止的传感器上。实验表明，磁流体作为AE信号的传导介质，用于检测刀具旋转及自动换刀的加工中心上刀具破损时的AE信号是最理想的。

　　3.1.2前置放大器、滤波器和检波器

　　从AE传感器来的AE信号是很微弱的电信号，其幅值约几微伏至几十微伏，应进行前置放大，并用带通滤波器选取需要的AE信号，滤掉干扰信号，通带范围约为80kHz-300kHz。包络检波电路的作用是将AE信号的频率降下来得到一个低频的AE包络信号，以适应A/D转换器的相应时间，进行计算机处理。A/D转换器的采样频率根据检波后的AE信号频率来定，一般采样周期为10us。

　　3.1.3环境电参数监测

　　对机床周围电网及机床电机信号进行监测，辅助判别刀具不工作时产生的AE信号的来源，并将此AE信号区别出来，对减少误判有重要意义。

　　3.1.4 计算机

　　计算机是监控系统的控制核心，根据应用环境的不同，选择工业控制机或单片机。在计算机中配有与数控机床交互的通讯接口，可以得到数控机床加工程序使用的刀具状态信息。

　　3.2刀具磨损、破损监控过程及结果

　　在刀具监控仪与数控机床连通后，将刀具参数存入刀具数据库中，将加工用量及其他相应信息存人加工过程随机数据库中，监控仪根据该信息选择放大倍数和阀值。

　　在监控工作阶段，系统根据上述选择的放大倍数和阀值，控制并调节AE信号的大小，将阀值与计算机采样值进行比较并判断刀具状态。当发现刀具异常时，将记录下来的AE信号波形及刀具数据等信息显示在显示器上，并输出报警信号及控制信号。

4 结论

　　本文阐述的刀具磨损与破损的声发射检测法可用于普通车、铣、钻床，也可用于数控车床及加工中心。实验表明：车刀破损报警成功率大于95％，铣刀破损报警成功率大于90％，钻头磨损报警成功率大于95％，破损报警响应时间为3ms。