一种刀具磨损在线监控系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种刀具磨损在线监控系统，包括电流传感器，电压传感器，震动传感器，传感器模块，信号处理器，工控一体机，本实用新型专利技术在不影响加工周期的前提下，实时在线监控刀具以及加工工艺的各种失效模式包括磨损、卷刀、夹屑、崩刃、破损、重复加工、遗落工序、设备老化、上料位置错误，预防刀具引起的各种产品失效，无需停机检测，在加工过程中实时监控刀具磨损情况，提高生产效率，同时，通过无线传输模块使管理者可以在办公室实时确认加工状态以及远程控制以及设定监控系统的各种参数。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械加工中刀具磨损监测、诊断与维护领域，尤其涉及一种刀具磨损在线监控系统。
技术介绍
现在车床、铣床、加工中心、专用加工机等机械设备监控的方式包括以下几种：1、接触式刀具破损监控和红外线刀具破损监控，此系统能够监控钻头、丝锥、铣刀的完全破损但对其他的刀具破损无法监控，比如刀片、刀盘、铰刀、车刀、镗孔刀等。而且部分崩刃或磨损无法监控，最主要的是加工时间增加，2、操作员通过自己的经验来判定以及决定刀具磨损状态以及可持续使用与否，此方法无科学依据，风险极大，3、加工产品计数方法（强制换刀）来预防刀具失效，但此方法不能确保每一把刀使用寿命（有些刀具使用时间长，有些道具寿命比较短），浪费刀具成本；4、通过检查产品尺寸来预防或判断刀具情况，但无法100%全检。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出了一种刀具磨损在线监控系统，包括电流传感器：所述电流传感器安装于机加工主轴马达上，用于检测主轴马达运行过程中的电流；电压传感器：所述电压传感器安装于机加工主轴马达上，用于检测主轴马达运行过程中的电压；震动传感器：所述震动传感器安装于设备主轴马达或者产品夹具上，用于实时收集主轴马达加工过程中的振动频率；传感器模块：所述传感器模块与所述电流传感器、电压传感器、震动传感器连接，用于收集电流、电压值，自动换算相对负荷值，并接收及加工设备的加工信号和刀具信号；信号处理器：所述信号处理器与所述传感器模块连接，用于接收并分析传感器模块的数据以及设备的启动与停止信号；工控一体机：所述工控一体机与所述信号处理器连通，所述工控一体机包括显示模块和储存模块，显示模块将接收到的信号转换为负荷曲线图，通过设定限界线来监控刀具的各种失效模式，储存模块用于储存所有加工数据以及失效数据。优选的，所述主轴马达设有U接口、V接口、W接口，所述电压传感器连接于U接口、V接口、W接口上。优选的，所述电流传感器连接于U接口上。优选的，所述工控一体机上还设有无线传输模块，所述无线传输模块将信号远程传输至计算机上。一种刀具磨损在线监控系统的检测方法，包括以下步骤：1）硬件安装：记录加工设备的最大工作功率和最小工作功率，将电流传感器与电压传感器安装于主轴马达上，将传感器模块连接于电流传感器与电压传感器上，将传感器模块与信号处理器连接，信号处理器与工控一体机连接；2）系统取样：取2-3个样品进行加工，电流传感器与电压传感器接收的数据传输至传感器模块，计算出工作功率，并传送至信号处理器，信号处理器接收到功率信息以及启动或停止信息后传送至工控一体机，编译成负荷曲线在显示模块上显示，同时储存负荷曲线数据，经过多次检测，样品刀具磨损等因素，在记录的数据中选取负荷上线、下线、合格线进行储存；3）实时监测：根据实际检测到的数据下降或上升、偏移、异常跳动导致碰到已设定的限界线时，系统将会报警并提示是否要停机，选择“是”时设备将会马上停机。本技术提出的刀具磨损在线监控系统及其检测方法有以下有益效果：本技术在不影响加工周期的前提下，实时在线监控刀具以及加工工艺的各种失效模式包括磨损、卷刀、夹屑、崩刃、破损、重复加工、遗落工序、设备老化、上料位置错误，预防刀具引起的各种产品失效，无需停机检测，在加工过程中实时监控刀具磨损情况，提高生产效率，同时，通过无线传输模块使管理者可以在办公室实时确认加工状态以及远程控制以及设定监控系统的各种参数。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本技术实施例1的结构示意图；图2为本技术的实施例2的示意图；图3为本技术检测刀具正常模式下的负荷曲线示意图；图4为本技术检测刀具磨损的负荷曲线示意图；图5为本技术检测刀具破损的负荷曲线示意图；图6为本技术的M信号示意图；其中，1-主轴马达，2-电流传感器，3-电压传感器，4-震动传感器，5-传感器模块，6-信号处理器，7-工控一体机，8-M信号，9-刀头。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1如图1所示，一种刀具磨损在线监控系统，包括电流传感器2：所述电流传感器2安装于机加工主轴马达1上，用于检测主轴马达1运行过程中的电流；电压传感器3：所述电压传感器3安装于机加工主轴马达1上，用于检测主轴马达1运行过程中的电压；其中主轴马达1设有U接口、V接口、W接口，所述电压传感器3连接于U接口、V接口、W接口上，用于检测加工过程中马达的电压值，所述电流传感器2连接于U接口上，用于检测马达的电流值，传感器模块5连接并接受电流电压值，算根据电流电压变化算出相对值功率，传到信号处理器6，信号处理器6是该数据传送至工控一体机7，工控一体机7实时收到每一个产品每一个刀具的数据根据软件实时转换成负荷曲线图，信号处理器6：所述信号处理器6与所述传感器模块5连接，用于接收并分析传感器模块5的数据以及设备的启动与停止信号；工控一体机7：所述工控一体机7与所述信号处理器6连通，所述工控一体机7包括显示模块和储存模块，显示模块将接收到的信号转换为负荷曲线图，通过设定限界线来监控刀具的各种失效模式，储存模块用于储存所有加工数据以及失效数据，信号处理器6还接受到设备发出的M信号8，将M信号8传送至工控一体机7，M信号8是为了区分加工开始与结束，每把刀开始加工和结束加工的信号，其信号分析图如图6。取2-3个样品加工，随着加工数量上升刀具开始磨损、刀具磨损切削阻力增大、主轴马达1的综合负荷也随之上升，负荷上升到一定程度导致刀具破损时、主轴负荷一下子掉下来，重复加工时负荷也将会下降、原材料硬度变化时也将会生生或下降、通过这个原理在系统上设定负荷上线、下线、合格线等限界线，进而检测刀具的磨损和破损等状态，如图3所示的为刀具的正常模式负荷曲线图作为对比图，当磨损时，如图4，负荷线上升，如图5所示，当刀具破损时，负荷线下移，当触碰到设定的警戒线时，系统报警。负荷曲线图下降或上升、偏移、异常跳动导致碰到已设定的限界线时系统将会报警并提示是否要停机，选择是时设备将会马上停机。实施例2在实施例1的基础上，如图2还增设了震动传感器4，所述震动传感器4安装于设备主轴马达1或者产品夹具上，用于实时收集主轴马达1加工过程中的振动频率，如图1所示，连接于加工工件或者刀处，震动传感器4于传感器模块5，传感器模块5再连接信号处理器6，信号处理器6将震动信号传送至工控一体机7，转换成震动的负荷曲线，切削阻力的变化影响马达的输出功率以及声频，通过上述的因素来检测刀具的磨损或者破损情况。实施例3在实施例2的基础上，在工控一体机7上增设了无线传输模块，通过无线传输模块将所有检测的信号传输至计算机上，管理者可以在办公室实时确认加工状态以及远程控制以及设定监控系统的各种参数。实施例4根据本结构的一种刀具磨损在线监控系统的检测方法，包括以下步骤：1）硬件安装：记录加工设备的最大工作功率和最小工作功率，将电流传感器2与电压传感器3安装于主轴马达1上，将传感器模块5连接于电流传感器2与电压传感器3上，将传感器模块5与信号处理器6连接，信号处理器6与工控一体机7连接；2）系统取样：取2-3个样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具磨损在线监控系统，其特征在于，包括电流传感器：所述电流传感器安装于机加工主轴马达上，用于检测主轴马达运行过程中的电流；电压传感器：所述电压传感器安装于机加工主轴马达上，用于检测主轴马达运行过程中的电压；震动传感器：所述震动传感器安装于设备主轴马达或者产品夹具上，用于实时收集主轴马达加工过程中的振动频率；传感器模块：所述传感器模块与所述电流传感器、电压传感器、震动传感器连接，用于收集电流、电压值，自动换算相对负荷值，并接收及加工设备的加工信号和刀具信号；信号处理器：所述信号处理器与所述传感器模块连接，用于接收并分析传感器模块的数据以及设备的启动与停止信号；工控一体机：所述工控一体机与所述信号处理器连通，所述工控一体机包括显示模块和储存模块，显示模块将接收到的信号转换为负荷曲线图，通过设定限界线来监控刀具的各种失效模式，储存模块用于储存所有加工数据以及失效数据。

【技术特征摘要】
1.一种刀具磨损在线监控系统，其特征在于，包括电流传感器：所述电流传感器安装于机加工主轴马达上，用于检测主轴马达运行过程中的电流；电压传感器：所述电压传感器安装于机加工主轴马达上，用于检测主轴马达运行过程中的电压；震动传感器：所述震动传感器安装于设备主轴马达或者产品夹具上，用于实时收集主轴马达加工过程中的振动频率；传感器模块：所述传感器模块与所述电流传感器、电压传感器、震动传感器连接，用于收集电流、电压值，自动换算相对负荷值，并接收及加工设备的加工信号和刀具信号；信号处理器：所述信号处理器与所述传感器模块连接，用于接收并分析传感器模块的数据以及设备的启动与停止信号；工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青松，
申请(专利权)人：苏州多荣自动化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32