隨著工業(yè)自動(dòng)化的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度與生產(chǎn)效率也大幅提高。少量的機(jī)床加工，可以通過人工巡檢快速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障。對(duì)于FMS、CIMS、無人值守工廠等，必須解決刀具損傷的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制問題。如果機(jī)床刀具磨損或者斷裂，會(huì)造成未加工或者未完全加工工件流入下一道工序，很可能對(duì)后面的設(shè)備造成二次損害。嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、維護(hù)成本與維修周期。
目前行業(yè)內(nèi)檢測(cè)刀具損傷的方案較多，但還是以直線位移傳感器、LVDT位移傳感器為基礎(chǔ)的直接測(cè)量法，以激光位移傳感器、超聲波位移傳感器、對(duì)射傳感器等為基礎(chǔ)的間接測(cè)量法為主流。直線位移傳感器、LVDT位移傳感器因?yàn)榻佑|式測(cè)量，傳感器固定在機(jī)床加工區(qū)某一位置，加工作業(yè)時(shí)，刀具先快速移動(dòng)到傳感器前，然后減速向前一小段位移。如果傳感器發(fā)出信號(hào)，且信號(hào)在系統(tǒng)預(yù)設(shè)值范圍之內(nèi)，則說明刀具正常。如果傳感器采集信號(hào)偏離預(yù)設(shè)值，則說明刀具斷裂或者磨損嚴(yán)重，設(shè)備會(huì)停止工作等待檢修。
激光位移傳感器、超聲波位移傳感器、對(duì)射傳感器因?yàn)榉墙佑|測(cè)量，加工作業(yè)時(shí)，刀具可以快速移動(dòng)至傳感器檢測(cè)區(qū)域。如果傳感器反饋信號(hào)并且在正常范圍值內(nèi)，則說明刀具正常。如果反饋信號(hào)異常，則說明刀具斷裂或者磨損嚴(yán)重。非接觸測(cè)量法因?yàn)闊o需減速操作，工作效率相對(duì)更高。但是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)光、電、水、油、粉塵等因素復(fù)雜，非接觸測(cè)量型位移傳感器性能受限嚴(yán)重。以光電類位移傳感器為例，如果受機(jī)械設(shè)備冷卻液、油霧等影響，傳感器測(cè)量精度與可靠性將大幅降低，極易造成誤報(bào)警或者功能失效。如果傳感器安裝位置遠(yuǎn)離加工區(qū)，可有效避免此類故障，但是將增加設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也降低了工作效率。
綜合考慮，以直線位移傳感器、LVDT位移傳感器為載體的直接測(cè)量法穩(wěn)定性與適用性更高，在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛?？焖俅_定刀具損傷程度并進(jìn)行實(shí)時(shí)在線控制，是保障生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少設(shè)備維護(hù)成本的關(guān)鍵要素。
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