切削力法刀具磨損和破損的檢測反映刀具的磨損情況 圖1 切削力圖 圖2所示為根據切削力的變化判別刀具磨損和破損的系統原理圖。
切削力法刀具磨損和破損的檢測與監控切削力的變化能直接反映刀具的磨損情況，圖1中Ⅰ和Ⅱ所示是切削力的變化過程，曲線Ⅰ表示的是鋒利的刀具，曲線Ⅱ表示是磨鈍了的刀具。切削力的差異ΔF是反映刀具實際磨損的標志。如果Ⅰ切削力突然上升或突然下降，可能預示刀具的折斷。
圖2 用切削力檢測刀具狀態框圖
當刀具在切削過程中磨損時，切削力會隨著增大，如果刀具崩刃或斷裂，切削力會劇減。在系統中，由于工件加工余量的不均勻等因素也會引起切削力的變化，為了避免誤判，取切削分力的比值和比值的變化率作為判別的特征量，即在線測量三個切削分力FX、FY和FZ 的相應電信號，經放大后輸入除法器，得到分力比FX/FZ和FY/FZ，再輸入微分器得到d（FX/FY）/dt和d（FY/FZ）/dt。將這些數據再輸入相應的比較器中，與設定值進行比較。這個設定值是經過一系列試驗后得出的，說明刀具尚能正常工作或已磨損或破損的閾值。當各參量超過設定值時，比較器輸出高電平信號，這些信號輸入由邏輯電路構成的判別器中，判別器根據輸入電平值的高低可得出是否磨損或破損的結論。測力傳感器（例如應變片）安放在刀桿上測量效果最好，但由于刀具經常需要更換，結構上難以實現。因此，將測力傳感器安放在主軸前端軸承外圈上，一方面不受換刀的影響；另一方面此處離刀具切削工件處較近，這對直接監測切削力的變化比較敏感，測量過程是連續的。這種檢測方法實時性較好，具有一定的抗干擾能力，但需要通過實驗確定刀具磨損及破損的閾值。
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