基于进给电机电流信号数控高速铣削刀具破损检测123

《基于进给电机电流信号数控高速铣削刀具破损检测123》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、齐齐哈尔大学毕业设计（外文翻译）基于进给电流信号的数控高速铣削加工刀具磨损检测作者：P.Y.Sevilla-Camacho、G.Herrera-Ruiz、J.B.Robles-Ocampo和J.C.Jáuregui-Correa收稿日期：2009年10月23日/接受日期：2010年8月17日/发布时间：2010年8月29日＃施普林格出版社伦敦有限公司2010摘要刀具状态监测，主要用于高速加工（HSM），是一个需要解决的重要问题。然而，应用于其他研究项目的传感器技术或类型呈现出一定的不便。为了优化刀具磨损监测

2、系统，这里给出一种简单，有效，快速的方法。此方法是基于离散小波变换（DWT）和统计方法。该方法的有效性依赖于使用便宜的传感器对进给电机的电流信号的测量。众所周知的是在切削过程中电机的电流与刀具状态有关。与刀具处于正常的切削状态下相比，刀具磨损时候的电流消耗将发生变化。这种变化可以从反映刀具状态的信号波形之间的差异得到。本研究项目的算法是通过采用DWT获得的伺服电机的电流信号获得压缩信号。然后从这些压缩信号中我们发现它们之间的不对等指数。算术平均值被用于解决连续的加工长度不对等指数，以减少具有一系列不对等平均

3、值的数据的噪声。同时，为了根据刀具状态作出决定以检测刀具磨损状态而设置一个正常的切削阈值。因此，本研究项目呈现了一个低成本监测系统，实现起来很简单。关键词刀具磨损高速铣削加工小波变换统计方法进给电流低成本的传感器1引言目前，由于数控机床（CNC）随着高性能CAD/CAM系统的广泛使用，与传统的机械加工技术相比，高速加工（HSM）显示出很多优点，如提高了生产率、高品质的表面、无毛刺的边缘和几乎无压力的组件，仅举几例[1]。这些优点与某些金属的机械性能和新的刀具相辅相成。因此，HSM已经成为一个普遍的工业制造过

4、程，例如，HSM被广泛应用于在飞机和汽车行业中的铝结构的制造。但是HSM需要额外的系统以确保工件的加工质量。最关键的是刀具状态监测（TCM）系统，原因似乎很明显。但在高速加工时，刀具磨损将对加工过程产生破坏并对机加工表面的质量和信誉产生负面影响。毫无疑问，确定刀具什么时候已经磨损或需要更换是非常重要的。此外，刀具寿命与切削速度密切相关，在最佳切削条件下，刀具寿命可以提高9倍。因此，如果定期更换刀具，而不管刀具是否还能用或有没有严重磨损，这将产生额外的成本；相反，如果刀具已经磨损而在加工过程中又没有及时发现，

5、就会对工件质量产生负面影响。过去二十年直到今天，监控和传统的铣削的研究一直很少。研究TCM的各种各样的方法已经提出并实验。本研究项目提出了四个主要在传统铣削加工期间检测刀具磨损的方法。这些方法包括切削力，声发射（AE），振动和电机电流。8齐齐哈尔大学毕业设计（外文翻译）在铣削加工中，切削力的测量常用于TCM和对振动的检测、预防和控制。测得的切削力信号通常由与主台相连的测功机收集。然而，实际过程的测功机设备却很昂贵。此外，测功机也很难安装在机床上。在铣削加工中AE信号的使用已被广泛研究，然而，基于端铣时刀具磨

6、损检测的AE信号往往会产生过多的假警报。虽然在某些情况下震荡对加工的噪音很敏感，但它们仍然是另一个许多注意力通过加速度计关注的参数。最后，电流信号是已经被用于加工的过程TCM的另一个变量，因为它与加工过程中的切削力密切相关。在常规的加工过程的TCM系统中，电流信号从伺服电机供给驱动器或伺服电机的主轴驱动器得到。在资料提出的无传感器系统中，来自伺服电机进给驱动器的电流信号被用于刀具磨损检测。其他研究项目也利用来自相同位置电流信号来监测刀具的磨损，请参阅资料;但它却是使用电流传感器。此外，这些传感器被用于基于主

7、轴电机电流的TCM系统。此外，在一项研究计划中，来自伺服电机主轴驱动器的电流信号不是通过传感器获得的。然而，重要的是传感器系统只能在那些驱动器具有电流监视输出的机床上运行。为了分析测得的信号，多个信号处理方法已被提出，主要是快速傅立叶变换（FFT）、小波变换和统计方法；然而，一些研究已经完成关于高速加工的刀具故障检测。在这些情况下，研究已应用到基于传统机械加工TCM系统的技术和方法。在资料中，对来自内部信号的传感器数据进行比较和分析，以通过统计方法和FFT分别评估时域和频域中的典型变量的偏差。这些数据是由内

8、部电机的电流测量的三轴机床的主轴消耗和进给电机消耗。其他关于高速洗削加工的TCM的研究见，在这些研究中，根据实验结果对切削力的变化和刀具磨损之间的相关性进行了分析和讨论。在这项研究中，切削力通过测力计测量，然而，这些系统也呈现出不便，特别是利用测力计和其他被使用的拥有信号处理方法的系统。使用测力计很贵，并且它们的布局需要对机床的设置进行变更，因此，必须考虑其他方法。有关处理信号的方法在实时实现方面有一些限制。这是