一種刀具磨損在線監控系統技術方案

本實用新型專利技術提出了一種刀具磨損在線監控系統，包括電流傳感器，電壓傳感器，震動傳感器，傳感器模塊，信號處理器，工控一體機，本實用新型專利技術在不影響加工周期的前提下，實時在線監控刀具以及加工工藝的各種失效模式包括磨損、卷刀、夾屑、崩刃、破損、重復加工、遺落工序、設備老化、上料位置錯誤，預防刀具引起的各種產品失效，無需停機檢測，在加工過程中實時監控刀具磨損情況，提高生產效率，同時，通過無線傳輸模塊使管理者可以在辦公室實時確認加工狀態以及遠程控制以及設定監控系統的各種參數。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及機械加工中刀具磨損監測、診斷與維護領域，尤其涉及一種刀具磨損在線監控系統。
技術介紹
現在車床、銑床、加工中心、專用加工機等機械設備監控的方式包括以下幾種：1、接觸式刀具破損監控和紅外線刀具破損監控，此系統能夠監控鉆頭、絲錐、銑刀的完全破損但對其他的刀具破損無法監控，比如刀片、刀盤、鉸刀、車刀、鏜孔刀等。而且部分崩刃或磨損無法監控，最主要的是加工時間增加，2、操作員通過自己的經驗來判定以及決定刀具磨損狀態以及可持續使用與否，此方法無科學依據，風險極大，3、加工產品計數方法（強制換刀）來預防刀具失效，但此方法不能確保每一把刀使用壽命（有些刀具使用時間長，有些道具壽命比較短），浪費刀具成本；4、通過檢查產品尺寸來預防或判斷刀具情況，但無法100%全檢。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本技術提出了一種刀具磨損在線監控系統，包括電流傳感器：所述電流傳感器安裝于機加工主軸馬達上，用于檢測主軸馬達運行過程中的電流；電壓傳感器：所述電壓傳感器安裝于機加工主軸馬達上，用于檢測主軸馬達運行過程中的電壓；震動傳感器：所述震動傳感器安裝于設備主軸馬達或者產品夾具上，用于實時收集主軸馬達加工過程中的振動頻率；傳感器模塊：所述傳感器模塊與所述電流傳感器、電壓傳感器、震動傳感器連接，用于收集電流、電壓值，自動換算相對負荷值，并接收及加工設備的加工信號和刀具信號；信號處理器：所述信號處理器與所述傳感器模塊連接，用于接收并分析傳感器模塊的數據以及設備的啟動與停止信號；工控一體機：所述工控一體機與所述信號處理器連通，所述工控一體機包括顯示模塊和儲存模塊，顯示模塊將接收到的信號轉換為負荷曲線圖，通過設定限界線來監控刀具的各種失效模式，儲存模塊用于儲存所有加工數據以及失效數據。優選的，所述主軸馬達設有U接口、V接口、W接口，所述電壓傳感器連接于U接口、V接口、W接口上。優選的，所述電流傳感器連接于U接口上。優選的，所述工控一體機上還設有無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊將信號遠程傳輸至計算機上。一種刀具磨損在線監控系統的檢測方法，包括以下步驟：1）硬件安裝：記錄加工設備的最大工作功率和最小工作功率，將電流傳感器與電壓傳感器安裝于主軸馬達上，將傳感器模塊連接于電流傳感器與電壓傳感器上，將傳感器模塊與信號處理器連接，信號處理器與工控一體機連接；2）系統取樣：取2-3個樣品進行加工，電流傳感器與電壓傳感器接收的數據傳輸至傳感器模塊，計算出工作功率，并傳送至信號處理器，信號處理器接收到功率信息以及啟動或停止信息后傳送至工控一體機，編譯成負荷曲線在顯示模塊上顯示，同時儲存負荷曲線數據，經過多次檢測，樣品刀具磨損等因素，在記錄的數據中選取負荷上線、下線、合格線進行儲存；3）實時監測：根據實際檢測到的數據下降或上升、偏移、異常跳動導致碰到已設定的限界線時，系統將會報警并提示是否要停機，選擇“是”時設備將會馬上停機。本技術提出的刀具磨損在線監控系統及其檢測方法有以下有益效果：本技術在不影響加工周期的前提下，實時在線監控刀具以及加工工藝的各種失效模式包括磨損、卷刀、夾屑、崩刃、破損、重復加工、遺落工序、設備老化、上料位置錯誤，預防刀具引起的各種產品失效，無需停機檢測，在加工過程中實時監控刀具磨損情況，提高生產效率，同時，通過無線傳輸模塊使管理者可以在辦公室實時確認加工狀態以及遠程控制以及設定監控系統的各種參數。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。圖1為本技術實施例1的結構示意圖；圖2為本技術的實施例2的示意圖；圖3為本技術檢測刀具正常模式下的負荷曲線示意圖；圖4為本技術檢測刀具磨損的負荷曲線示意圖；圖5為本技術檢測刀具破損的負荷曲線示意圖；圖6為本技術的M信號示意圖；其中，1-主軸馬達，2-電流傳感器，3-電壓傳感器，4-震動傳感器，5-傳感器模塊，6-信號處理器，7-工控一體機，8-M信號，9-刀頭。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例1如圖1所示，一種刀具磨損在線監控系統，包括電流傳感器2：所述電流傳感器2安裝于機加工主軸馬達1上，用于檢測主軸馬達1運行過程中的電流；電壓傳感器3：所述電壓傳感器3安裝于機加工主軸馬達1上，用于檢測主軸馬達1運行過程中的電壓；其中主軸馬達1設有U接口、V接口、W接口，所述電壓傳感器3連接于U接口、V接口、W接口上，用于檢測加工過程中馬達的電壓值，所述電流傳感器2連接于U接口上，用于檢測馬達的電流值，傳感器模塊5連接并接受電流電壓值，算根據電流電壓變化算出相對值功率，傳到信號處理器6，信號處理器6是該數據傳送至工控一體機7，工控一體機7實時收到每一個產品每一個刀具的數據根據軟件實時轉換成負荷曲線圖，信號處理器6：所述信號處理器6與所述傳感器模塊5連接，用于接收并分析傳感器模塊5的數據以及設備的啟動與停止信號；工控一體機7：所述工控一體機7與所述信號處理器6連通，所述工控一體機7包括顯示模塊和儲存模塊，顯示模塊將接收到的信號轉換為負荷曲線圖，通過設定限界線來監控刀具的各種失效模式，儲存模塊用于儲存所有加工數據以及失效數據，信號處理器6還接受到設備發出的M信號8，將M信號8傳送至工控一體機7，M信號8是為了區分加工開始與結束，每把刀開始加工和結束加工的信號，其信號分析圖如圖6。取2-3個樣品加工，隨著加工數量上升刀具開始磨損、刀具磨損切削阻力增大、主軸馬達1的綜合負荷也隨之上升，負荷上升到一定程度導致刀具破損時、主軸負荷一下子掉下來，重復加工時負荷也將會下降、原材料硬度變化時也將會生生或下降、通過這個原理在系統上設定負荷上線、下線、合格線等限界線，進而檢測刀具的磨損和破損等狀態，如圖3所示的為刀具的正常模式負荷曲線圖作為對比圖，當磨損時，如圖4，負荷線上升，如圖5所示，當刀具破損時，負荷線下移，當觸碰到設定的警戒線時，系統報警。負荷曲線圖下降或上升、偏移、異常跳動導致碰到已設定的限界線時系統將會報警并提示是否要停機，選擇是時設備將會馬上停機。實施例2在實施例1的基礎上，如圖2還增設了震動傳感器4，所述震動傳感器4安裝于設備主軸馬達1或者產品夾具上，用于實時收集主軸馬達1加工過程中的振動頻率，如圖1所示，連接于加工工件或者刀處，震動傳感器4于傳感器模塊5，傳感器模塊5再連接信號處理器6，信號處理器6將震動信號傳送至工控一體機7，轉換成震動的負荷曲線，切削阻力的變化影響馬達的輸出功率以及聲頻，通過上述的因素來檢測刀具的磨損或者破損情況。實施例3在實施例2的基礎上，在工控一體機7上增設了無線傳輸模塊，通過無線傳輸模塊將所有檢測的信號傳輸至計算機上，管理者可以在辦公室實時確認加工狀態以及遠程控制以及設定監控系統的各種參數。實施例4根據本結構的一種刀具磨損在線監控系統的檢測方法，包括以下步驟：1）硬件安裝：記錄加工設備的最大工作功率和最小工作功率，將電流傳感器2與電壓傳感器3安裝于主軸馬達1上，將傳感器模塊5連接于電流傳感器2與電壓傳感器3上，將傳感器模塊5與信號處理器6連接，信號處理器6與工控一體機7連接；2）系統取樣：取2-3個樣品本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種刀具磨損在線監控系統，其特征在于，包括電流傳感器：所述電流傳感器安裝于機加工主軸馬達上，用于檢測主軸馬達運行過程中的電流；電壓傳感器：所述電壓傳感器安裝于機加工主軸馬達上，用于檢測主軸馬達運行過程中的電壓；震動傳感器：所述震動傳感器安裝于設備主軸馬達或者產品夾具上，用于實時收集主軸馬達加工過程中的振動頻率；傳感器模塊：所述傳感器模塊與所述電流傳感器、電壓傳感器、震動傳感器連接，用于收集電流、電壓值，自動換算相對負荷值，并接收及加工設備的加工信號和刀具信號；信號處理器：所述信號處理器與所述傳感器模塊連接，用于接收并分析傳感器模塊的數據以及設備的啟動與停止信號；工控一體機：所述工控一體機與所述信號處理器連通，所述工控一體機包括顯示模塊和儲存模塊，顯示模塊將接收到的信號轉換為負荷曲線圖，通過設定限界線來監控刀具的各種失效模式，儲存模塊用于儲存所有加工數據以及失效數據。

【技術特征摘要】
1.一種刀具磨損在線監控系統，其特征在于，包括電流傳感器：所述電流傳感器安裝于機加工主軸馬達上，用于檢測主軸馬達運行過程中的電流；電壓傳感器：所述電壓傳感器安裝于機加工主軸馬達上，用于檢測主軸馬達運行過程中的電壓；震動傳感器：所述震動傳感器安裝于設備主軸馬達或者產品夾具上，用于實時收集主軸馬達加工過程中的振動頻率；傳感器模塊：所述傳感器模塊與所述電流傳感器、電壓傳感器、震動傳感器連接，用于收集電流、電壓值，自動換算相對負荷值，并接收及加工設備的加工信號和刀具信號；信號處理器：所述信號處理器與所述傳感器模塊連接，用于接收并分析傳感器模塊的數據以及設備的啟動與停止信號；工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李青松，
申請(專利權)人：蘇州多榮自動化科技有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32