切削刀片新型在線監測方法

　　目前，刀片狀態監測方法可分為直接測量法和間接測量法兩大類。直接法，如測量刀刃位置和刀片破損或磨損面積等方法，難於實現在線和及時發現刀片的急劇磨損和破損，且受加工現場環境所限，設備成本高，安裝不方便;間接法是利用直接測量與刀片狀態有關的表征物理量進而確定刀片狀態，表征物理量的測量決定了間接法的監測本質，取決於表征物理量的傳感技術。測量切削力雖是最直觀的方法，但測力裝置笨重並需改動原機床設備;測量主軸電機功率是較有前途的一種方法，裝置簡單，安裝極為方便，但電機功率變化相對於刀片狀態具有延遲性，難於及時診斷，並且不適合小尺寸刀片和切削用量較小的場合;測量振動(切削噪聲)方法中，振動傳感器的安裝給正常加工帶來不便，且受環境的振動、沖擊及機械振動等的影響;測量聲現象(AE)方法，是刀片狀態監三菱刀片測的一個新領域，抗幹擾能力強，可對刀片破損進行預報，目前表面接觸式AE傳感器同樣會對正常切削帶來不便，且易受機械沖擊等高頻信號的幹擾.另外還有許多方法，如測量工件尺寸、工件表面粗糙度、切削溫度和刀片與工件接觸處電阻等方法均因傳感設備複雜，安裝不方便或分析處理設備成本太高及監測准確率低等原因不能應用於現場。

　　(一)原理分析

　　傳感器是利用流體作為信號傳播媒質，使信號源的信號能量經流體傳播到達敏感元件，再由敏感元件將信號發出的機械能轉換為電能，供分析使用，該方法屬於傳感器與被測物體非接觸式測量方法，可以監測傳感器的結構尺寸，流體的性能及流體流量大小和傳感器與信息載體的位置關系均對信號的敏感程度有很大影響。由流體聲學原理可知，信源發出的能量以波的形式在流體中傳播，其幅值衰減服從下述規律：

　　A為x處的信號振幅;A。為x=0處的信號振幅;α為介質中的衰減系數;x為測量點相對於信源的距離。由式(1)知，測量點位置的確定原則是：在此處的信號能量(或幅值)達到傳感器中敏感元件的最低靈敏度，式中A。可由各種形式的信源計算，是決定x大小的主要因素，與信源產生的能量波的頻率，傳播媒介的性質三菱刀片及媒介間的藕合特征因素有關。由於傳播媒介對能量波的不同頻率成分有不同程度的吸收和散射作用，因此，到達測量點的信源能量中會出現一定程度的頻率失真。傳播媒介實際上是一個非線性濾波器，幅頻特性和相頻特性完全取決於媒介的性能和使用條件。一般情況下，服從下述變化規律：

　　Do，D1, D2：為信源能量在固體中的衰減常數;認，G1，G2為信源能量在流體中的衰減常數;f為信源能量波的頻率;ao為使用條件引起的衰減常數(如溫度、壓力、流量等)。