引言

在數(shù)控加工中,刀具狀態(tài)的檢測(cè)具有非常重要的意義,因?yàn)榈毒叩膿p壞不僅影響加工的質(zhì)量和效率,而且還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)床和人身事故。刀具的損壞有磨損和破損兩種情況,磨損是刀具在加工過(guò)程中與工件發(fā)生接觸和摩擦而產(chǎn)生的表面材料的消耗的現(xiàn)象；而破損是刀具發(fā)生崩刃、斷裂梢纫、塑變等而導(dǎo)致刀具失去切削能力的現(xiàn)象,它又包括脆性破損和塑性破損,脆性破損是刀具在機(jī)械和沖擊作用下,在尚未發(fā)生明顯的磨損而出現(xiàn)的崩刃、碎裂捕砖、剝落等汤浊。而塑性破損是刀具在切削時(shí),由于高溫、高壓等作用,在與工件相接觸的表面層上發(fā)生塑性流動(dòng)而失去切削能力的現(xiàn)象泡快。

目前,對(duì)刀具的檢測(cè)主要采用人工檢測(cè)砚皆、離線檢測(cè)和在線檢測(cè)三種策略。人工檢測(cè)即是由工人在加工時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)刀具的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)嗓钦；離線檢測(cè)就是在加工之前對(duì)刀具進(jìn)行專門檢測(cè),并預(yù)測(cè)其壽命看是否勝任當(dāng)前的加工旦良；在線檢測(cè)也稱實(shí)時(shí)檢測(cè),就是在加工的過(guò)程中實(shí)時(shí)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè),并依據(jù)檢測(cè)的結(jié)果做相應(yīng)的處理。目前,對(duì)刀具檢測(cè)的算法也不少,有的采用從理論上計(jì)算刀具所受應(yīng)力的變化來(lái)判斷刀具的損壞情況,有的采用時(shí)序分析的方法對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè),有的采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè),還有的綜合采用小波變換理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè),但它們主要從理論上進(jìn)行探討溯饵。

考慮到刀具在數(shù)控加工中塑性破損比較少見(jiàn),而磨損對(duì)數(shù)控的安全性關(guān)系不是很大且其可通過(guò)離線檢測(cè)進(jìn)行處理,本文以數(shù)控加工中常用的球頭刀具為研究對(duì)象,對(duì)脆性破損中的脆性斷裂的實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)行研究,該類斷裂的發(fā)生,將對(duì)加工的質(zhì)量和機(jī)床本身產(chǎn)生嚴(yán)重的影響侵俗。刀具本身存在著微小的裂紋,并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立球頭刀具的負(fù)載模型,通過(guò)在線檢測(cè)判斷該微裂紋在此時(shí)的負(fù)載條件下是否會(huì)擴(kuò)展,若可能擴(kuò)展,就認(rèn)為該負(fù)載是危險(xiǎn)的并通過(guò)減小刀具的進(jìn)給量來(lái)減小刀具所受的負(fù)載,以保證刀具的安全。

1 刀具的實(shí)時(shí)檢測(cè)

(1)球頭刀具負(fù)載模型的建立

如前所述,數(shù)控加工時(shí),刀具所受的負(fù)載與很多因素有關(guān),但考慮到球頭刀具的特點(diǎn)和實(shí)時(shí)加工的需要,本文只考慮影響較大的幾個(gè)因素,即主軸的轉(zhuǎn)速丰刊、進(jìn)給速度隘谣、切削的深度、加工材料的切削性能四個(gè)因素,則球頭負(fù)載的模型為

F=f(s,v,h,m)(1)

其中:F——負(fù)載向量啄巧；h——切削的深度寻歧；

s——主軸的轉(zhuǎn)速；m——材料的切削性能秩仆。

v——進(jìn)給量码泛；

很顯然,式(1)只是給出了負(fù)載與各個(gè)影響因素間的籠統(tǒng)的關(guān)系,為了求負(fù)載與各個(gè)影響因素之間的關(guān)系的具體表達(dá)式,必須求出各個(gè)因素對(duì)負(fù)載影響的具體大小,為此,或者采用微分幾何等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行復(fù)雜的推導(dǎo),或者采用實(shí)驗(yàn)的方法得出各個(gè)因素的影響系數(shù),但這樣建立的模型難以適應(yīng)變化的環(huán)境,用于數(shù)控加工中的實(shí)時(shí)檢測(cè)效果不是很理想。本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處理該模型并將之用于刀具的實(shí)時(shí)檢測(cè)中澄耍。

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