一種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，制造智能化成為非常重要的趨勢。人們已經(jīng)普遍認識到，智能機械設(shè)備優(yōu)于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)，其在未來必將代替廣泛的傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)不可逆轉(zhuǎn)，中國制造業(yè)向智能化發(fā)展，均存在著巨大的空間。智能化制造工廠要求清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線人工干預、及時正確地搜集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)、更加合理的生產(chǎn)計劃編排與生產(chǎn)進度等，包括從產(chǎn)品開發(fā)到設(shè)計、外包、生產(chǎn)及交付等，生產(chǎn)制造的每個階段都需要實現(xiàn)高度的自動化、智能化，并且各階段的信息高度集成是必然趨勢。對于中國制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級來說已是必然選擇。
[0003]數(shù)控銑削加工刀具異常工作狀態(tài)監(jiān)測對數(shù)控銑削實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級十分重要，當?shù)毒甙l(fā)生異常的工作狀態(tài)(如磨損或破損)時，如不能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導致工件報廢，甚至機床損壞，造成很大的損失。因此，對刀具狀態(tài)進行在線實時監(jiān)控非常重要。因為及時確定刀具磨損和破損的程度并進行在線實時監(jiān)控，是提高生產(chǎn)過程自動化程度及保證產(chǎn)品質(zhì)量，避免損壞機床、刀具、工件的關(guān)鍵要素之一。
[0004]振動信號是一種非常好的信息載體，其突出特點是頻響范圍寬，對切削過程中的異常反應敏感，所以適合用振動信號來檢測刀具的使用情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有刀具磨損與破損的在線難以實時監(jiān)測及控制的問題，進而提出一種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置包括測頭、觀察蓋、采集發(fā)射機構(gòu)、永磁吸盤和控制面板，觀察蓋設(shè)置在測頭的下端，測頭的上端設(shè)置有永磁吸盤，測頭與永磁吸盤之間設(shè)有采集發(fā)射機構(gòu)，觀察蓋的下端面上設(shè)有定位通孔，測頭包括外殼體、定位機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)，定位機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)分別設(shè)置在外殼體的內(nèi)部，調(diào)節(jié)機構(gòu)上設(shè)有電渦流振動傳感器，電渦流振動傳感器與采集發(fā)射機構(gòu)連接，控制面板上設(shè)有無線接收器，無線接收器接收采集發(fā)射機構(gòu)發(fā)出的信號。
[0008]—種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法包括如下步驟:
[0009]步驟一:安裝刀具:首先根據(jù)刀柄的類型和尺寸選擇合適的測頭，將刀具從下端的定位通孔裝入，將監(jiān)測裝置通過永磁吸盤吸附在主軸的上端，然后旋轉(zhuǎn)定位小錐齒輪，使定位小錐齒輪帶動定位大錐齒輪旋轉(zhuǎn)，三個定位柱在螺旋狀的凸起和第一限位槽的作用下沿徑向方向向內(nèi)夾緊刀柄；
[0010]步驟二:確定電渦流振動傳感器的位置:旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)小錐齒輪，使調(diào)節(jié)小錐齒輪帶動調(diào)節(jié)大錐齒輪旋轉(zhuǎn)，三個卡爪在螺旋狀的凸起和第二限位槽的作用下沿徑向方向移動，調(diào)整電渦流振動傳感器與刀柄之間的距離，使電渦流振動傳感器到達所需位置；
[0011]步驟三:啟動機床:首先反向旋轉(zhuǎn)定位小錐齒輪，將三個定位柱沿徑向方向退回，然后啟動機床和檢測裝置；
[0012]步驟四:建立信號模型:電渦流振動傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集卡中，采集卡把數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射器發(fā)射出來，控制面板通過無線接收器接收數(shù)據(jù)信號，控制面板將正常工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進行保存并分析，進行標定和建模；
[0013]步驟五:實時監(jiān)測:電渦流振動傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集卡中，采集卡把數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射器發(fā)射出來，控制面板通過無線接收器接收數(shù)據(jù)信號，將測得的數(shù)據(jù)信號與信號模型進行比較分析，如測得的數(shù)據(jù)信號發(fā)現(xiàn)異常，則自動啟動控制面板中的安全控制器，刀具運行到安全的位置后停車并報警。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比包含的有益效果是:
[0015]1、本發(fā)明提出了一種新的刀具異常工作狀態(tài)監(jiān)測方法和設(shè)備，當?shù)毒甙l(fā)生異常工作狀態(tài)如磨損或破損時，能夠及時采取措施，可以實現(xiàn)對刀具狀態(tài)進行實時監(jiān)控。
[0016]2、本發(fā)明可以實現(xiàn)對刀具加工狀態(tài)的可視化監(jiān)控，極大地提高了測量精度。
[0017]3、本發(fā)明能夠有效的保護工件和機床，能夠提高生產(chǎn)過程自動化程度及保證產(chǎn)品質(zhì)量。
[0018]4、本發(fā)明監(jiān)測裝置當發(fā)現(xiàn)異常時控制系統(tǒng)啟動安全器，將刀具運行到安全的位置后停車并報警。
[0019]5、本發(fā)明采取三點定心定位方法，測量精度精確。
[0020]6、本發(fā)明采用永磁吸盤的吸附方式，使監(jiān)測裝置使用起來更方便。
[0021]7、本發(fā)明有效解決了由于刀具磨損或破損給生產(chǎn)帶來損失的問題，從而大大的節(jié)約人力，并且提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)過程自動化程度及保證產(chǎn)品質(zhì)量，避免損壞機床、刀具和工件。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的軸測透視圖；
[0023]圖2是圖1的主視圖；
[0024]圖3是圖2的俯視圖；
[0025]圖4是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的軸測圖；
[0026]圖5是本發(fā)明中測頭I的軸測圖；
[0027]圖6是本發(fā)明中定位機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)的主視圖；
[0028]圖7是圖6的俯視圖；
[0029]圖8是本發(fā)明中定位機構(gòu)的軸測圖；
[0030]圖9是本發(fā)明中調(diào)節(jié)機構(gòu)的軸測圖；
[0031]圖10是圖9的仰視圖；
[0032]圖11是本發(fā)明中定位柱1-4的軸測圖；
[0033]圖12是本發(fā)明中定位柱1-4的仰視圖；
[0034]圖13是本發(fā)明中卡爪1-7的軸測圖；
[0035]圖14是本發(fā)明中卡爪1-7的仰視圖；
[0036]圖15是本發(fā)明中觀察蓋2的軸測圖。
【具體實施方式】
[0037]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖15說明本實施方式，本實施方式所述一種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置包括測頭1、觀察蓋2、采集發(fā)射機構(gòu)3、永磁吸盤4和控制面板，觀察蓋2設(shè)置在測頭I的下端，測頭I的上端設(shè)置有永磁吸盤4，測頭I與永磁吸盤4之間設(shè)有采集發(fā)射機構(gòu)3，觀察蓋2的下端面上設(shè)有定位通孔2-1，測頭I包括外殼體1-1、定位機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)，定位機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)分別設(shè)置在外殼體1-1的內(nèi)部，調(diào)節(jié)機構(gòu)上設(shè)有電渦流振動傳感器1-10，電渦流振動傳感器1-10與采集發(fā)射機構(gòu)3連接，控制面板上設(shè)有無線接收器，無線接收器接收采集發(fā)射機構(gòu)3發(fā)出的信號。
[0038]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1至圖14說明本實施方式，本實施方式外殼體1-1的內(nèi)部設(shè)有隔板1-1-1，隔板1-1-1上沿徑向方向分別設(shè)有三個第一限位槽1-1-2和三個第二限位槽1-1-3，隔板1-1-1的中部設(shè)有中間通孔1-1-4，定位機構(gòu)包括定位大錐齒輪1-2、一組定位小錐齒輪1-3和三個定位柱1-4，調(diào)節(jié)機構(gòu)包括調(diào)節(jié)大錐齒輪1-5、一組調(diào)節(jié)小錐齒輪1-6和三個卡爪1-7，定位大錐齒輪1-2和調(diào)節(jié)大錐齒輪1-5對稱設(shè)置在隔板1-1-1的兩端且定位大錐齒輪1-2和調(diào)節(jié)大錐齒輪1-5的端面分別向內(nèi)設(shè)置，定位大錐齒輪1-2和調(diào)節(jié)大錐齒輪1-5的端面上均設(shè)有一組呈螺旋狀分布的凸起1-8，三個定位柱1-4分別沿圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置在定位大錐齒輪1-2的端面上，且每個定位柱1-4分別設(shè)置在一個第一限位槽1-1-2內(nèi)，三個卡爪1-7分別沿圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置，每個卡爪1-7的形狀均為L形，卡爪1-7的一端設(shè)置在調(diào)節(jié)大錐齒輪1-5的端面上，且每個卡爪1-7的一端分別設(shè)置在一個第二限位槽1-1-3內(nèi)，卡爪1-7的另一端設(shè)置在中間通孔1-1-4內(nèi)，卡爪1-7另一端的末端的內(nèi)側(cè)均設(shè)有電渦流振動傳感器1-10，卡爪1-7另一端的末端設(shè)置在觀察蓋2內(nèi)，三個定位柱1-4和三個卡爪1-7的側(cè)壁上均沿螺旋狀的凸起1-8的方向設(shè)有一組螺旋凹槽1-9，螺旋凹槽1-9與凸起1-8滑動連接，一組定位小錐齒輪1-3分別沿圓周方向豎直對稱設(shè)置且端部插裝在外殼體1-1的側(cè)壁上，定位小錐齒輪1-3分別與定位大錐齒輪1-2相嚙合，一組調(diào)節(jié)小錐齒輪1-6分別沿圓周方向豎直對稱設(shè)置且端部插裝在外殼體1-1的側(cè)壁上，調(diào)節(jié)小錐齒輪1-6分別與調(diào)節(jié)大錐齒輪1-5相嚙合。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】一相同。
[0039]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種數(shù)控銑削刀具異常工作狀態(tài)的監(jiān)測裝置還包括關(guān)節(jié)軸承5，關(guān)節(jié)軸承5設(shè)置在采集發(fā)射機構(gòu)3與測頭I之間，測頭I的上端通過鎖緊螺釘6與關(guān)節(jié)軸承5連接。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】一或二相同。
[0040]本實施方式中測頭I與采集發(fā)射機構(gòu)3之間通過關(guān)節(jié)軸承5連接，防止永磁吸盤4所吸附的上表面不平而影響測頭I的定位，從而保證測量精度。
[0041]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1至圖4和圖15說明本實施方式，本實施方式所述觀察蓋2的定位通孔2-1上設(shè)有防塵圈2-2。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】三相同。
[0042]當機床帶切削液運行時，切削液對測量精度的影響非常嚴重，本實施方式中通過防塵圈2-2實現(xiàn)全封閉式檢測，從而保證測量精度。
[0043]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1至圖4和圖6至圖10說明本實施方式，本實施方式所述定位小錐齒輪1-3和調(diào)節(jié)小錐齒輪1-6端部的端面上設(shè)有內(nèi)六角孔1-11。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】二相同。
[0044]如此設(shè)計利用工具插裝在內(nèi)六角孔1-11內(nèi)，便于實現(xiàn)定位小錐齒輪1-3和調(diào)節(jié)小錐齒輪1-6的回轉(zhuǎn)。
[0045]【具體實施方式】六:結(jié)合圖1至圖4和圖6至圖10說明本實施方式，本實施方式所述定位內(nèi)六角孔1-11的邊緣設(shè)有刻度。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】五相同。
[0046]本實施方式中可以通過刻度的觀察，精確的改變電渦流振動傳感器1-1 O與刀柄的距離，達到精密檢測。