用声发射和电机电流检测技术实现刀具破损的监测
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U0——切削开始时的电压值；
F——电网电压波动引起电流变化的比率。
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2 监测系统的组成及其特点
刀具破损监测系统如图3所示。图中，电机电流处理模块用于处理霍尔传感器输出的表示电机电流大小的电压信号，此信号为时域幅值信号，经一定运算，得到式(2)的I和U值，再经A/D转换，由微机处理，AE信号处理模块的结构如图4所示。图2所示实验结果表明，切削刀具破损的AE信号频率范围在300～500kHz之间，为有效地放大AE传感器输出的mV级信号，需采用宽频高增益的两级放大电路。为正确地提取有用的AE信号，后接100～600kHz带通滤波器，经检波处理后，与检波器2输出的幅值信号同时送给计算机，作两路信号的比较处理，以得到刀具破损的AE信号的幅值及其频率分布。计算机对AE传感器的信号和霍尔传感器的信号进行综合处理、分析，以确定刀具的破损状态。
监测系统的工作原理。当电源接通后，计算机开始工作。对各输入、输出端口初始化后，分别采集电机电流信号和AE传感器信号，与设定的阈值进行比较等处理，识别刀具是否发生破损，如发生破损，则发出报警信号。
3 实 验
刀具破损的监测实验在CA6140车床上进行。工件为直径50mm的45＃钢棒，车刀为硬质合金刀片。切削速度为400r/min，进给量为0.2mm/r，为了造成车刀破损，在工件内先埋入2mm的钻头，实验进行了30次，当确认刀具破损时，监测系统的检出率如表1所示。
4 结 论
本文以车削为例，介绍了我们研制的刀具破损监测系统。实验及应用表明，它不仅可以灵敏准确地检测出各种状态下的刀具破损，而且适用于镗、铣、钻等相近加工过程中的刀具破、磨损的在线检测，具有较高的系统检出率。此系统具有如下特点：
(1)采用监测电机电流和AE信号的多参数综合分析判别方法，可有效地提高刀具破损的检测成功率。
(2)监控门槛的外设定方法，使监测系统适用于各种不同的加工环境和状态，且具有较高的抗干扰能力和工作可靠性。
(3)监测系统的硬件、软件采用模块化结构，便于修改、维护，增加了灵活性和多用性，适合于在线监测。
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