一种刀具磨损检测器及刀具磨损检测方法与流程

本发明涉及刀具磨损测量方法及装置，具体涉及一种刀具磨损检测器及刀具磨损检测方法。

背景技术：

1、在机械加工领域中，刀具的磨损是影响到机器加工生产效率、产品质量以及生产成本的关键因素。长时间使用后，刀具的磨损或断裂不仅会影响加工精度，还可能对产品质量和机床造成损害。因此，准确地检测刀具的磨损状态对于维持机械加工过程的稳定性和产品质量至关重要。

2、随着机械加工行业的快速发展和自动化水平的提高，现代机械加工对刀具磨损检测速度及刀具磨损检测精度的要求日益提高。而传统的刀具检测方法主要依赖于人工观察和接触式测量工具，如使用机械式接触探头进行接触测量。这种方法虽然能够达到一定的测量效果，但存在诸多局限。首先，探头在使用过程中容易磨损和破损，这直接影响了对被加工零件的加工精度。其次，接触式测量工具操作复杂，调节时间长，增加了非加工时间，降低了整体加工效率且不能满足各种复杂工况的检测需求。

3、(一)要解决的问题

4、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种刀具磨损检测器及刀具磨损检测方法。

5、(二)技术方案

6、本发明通过如下技术方案实现:

7、本发明提出了一种刀具磨损检测器，包括：外壳，外壳上设置有蓝色激光射出口、蓝色激光接收口。外壳内部安装有蓝色激光发射器、蓝色激光接收器、检测器控制单元及内置电池，蓝色激光发射器内部设置有蓝色激光二极管。检测器控制单元与蓝色激光发射器及蓝色激光接收器连接。内置电池为蓝色激光发射器、蓝色激光接收器及检测器控制单元提供临时电源。检测器控制单元包括有手动按动开关、电路板、存储器、处理器，处理器搭载有外接输出模块及外接输入模块。手动按动开关设置在外壳上方，外壳安装在移动组件上，移动组件安装在安装块上，安装块上设置有安全快插接头。移动组件包括有移动板及迷你气缸。安全快插接头用于与其他设备连接以提供电源输入及数据传输。安装块上安装有吹气单元，吹气单元包括有旋转出气喷头、气动快接接头。吹气单元用于在刀具未工作时，清除附着在刀具上的碎屑和冷却液。

8、通过采用上述方案，可以通过蓝色激光发射器经过蓝色激光射出口射出蓝色激光，当激光路径不经过刀具刀头时，蓝色激光通过蓝色激光接收口被蓝色激光接收器接收，此时蓝色激光接收器会生成一个接收到蓝色激光的信号并发送到检测器控制单元中；当激光路径经过刀具刀头时，蓝色激光将不会通过蓝色激光接收口被蓝色激光接收器接收，此时蓝色激光接收器会生成一个未接收到蓝色激光的信号并发送到检测器控制单元中。检测器控制单元中设置有电路板、存储器、处理器，以完成对采集信息的处理储存及刀具磨损的判断分析。另外，通过内置电池及手动按动开关可实现本装置不需要依附于其他设备即可独立工作。在本装置中还设计有吹气单元，可清除附着在刀具上的碎屑和冷却液。将其与利用蓝色激光的波长短、传播速度极快的特性来改善激光的衍射效应、优化激光光束几何形态的方案结合，大大提高了刀具磨损的检测精度，达到快速准确的检测效果。通过以上技术方案本装置不仅可以提高产品质量，还可以减少时间，加快机加工的生产效率，另外还无需人工对刀以减少人工劳作，节约人力成本，避免人工对刀失误导致的产品报废和碰撞。

9、进一步的，外壳底部设置有磁铁；外壳通过磁吸或者螺栓安装在安装块上。安装块底部安装有连接块，连接块内设置有螺纹；螺纹用于将安装块稳固地固定在机床或其他设备内。

10、通过采用上述技术方案，其中，外壳可确保内部的组件不受外界环境的影响。磁铁位于外壳底部，可使外壳能够通过磁力快速、方便地安装在具有磁性或可磁化表面的安装块上且当磁吸方式不适用时可通过螺栓连接保证外壳及安装块间的稳固连接。连接块可让本装置通过螺栓、螺母或其他紧固件与机床或其他设备上的相应孔或螺纹孔进行连接，实现灵活安装，满足各种环境下的需求。

11、进一步的，气动快接接头通过气管与气源驱动组件连接。气源驱动组件包括有气压调节阀、气源供给装置、气动执行控制器。气动执行控制器与电路板连接。

12、通过采用上述技术方案，电路板可根据蓝色激光接收器采集到的信息，调整旋转出气喷头的角度对准刀具进行清洗，并给气动执行控制器和气压调节阀发出开始通气及增大或减小出气速度的指令。

13、进一步的，的电路板内部安装有用于处理信号的芯片，在该芯片内部安置有处理软件。

14、通过采用上述技术方案，该芯片可与处理器上外接输出模块及外接输入模块进行信息交互，通过芯片内部的处理软件以实现通过软件对本装置进行智能控制，提升用户体验。

15、本发明提出了一种刀具磨损检测器及刀具磨损检测方法，包括以下步骤：

16、s10，加工工序完成后的刀具停止旋转后，通过移动刀具使刀具的刀头处于蓝色激光射出口及蓝色激光接收口间蓝色激光可以照射到的水平位置；

17、s20，检测器控制单元控制蓝色激光发射器发射蓝色激光，同时蓝色激光接收器并未接收到蓝色激光；

18、s30，电路板将蓝色激光接收器未接收到蓝色激光的信息传输至电路板，电路板发出指令控制气源驱动组件通入气体，将吹气单元的旋转出气喷头对准刀具刀头，进行气体清洗工作；其间，数控机床系统对刀具进行旋转，使刀具侧面也能被清洗到。

19、s40，控制移动组件的气缸使外壳及内部的蓝色激光发射器与蓝色激光接收器在z轴及y轴上移动，以采集刀具刀头的部分尺寸信息；

20、s50，蓝色激光接收器在某位置未接收到蓝色激光时，意味着此水平高度及y轴位置的刀具刀头在该位置不存在；将蓝色激光接收器采集的尺寸信息录入存储器；

21、s60，数控机床系统对刀具进行旋转，使刀具刀头也跟随旋转一定角度；

22、s70，再次控制移动组件的气缸使外壳及内部的蓝色激光发射器与蓝色激光接收器在z轴及y轴上移动，以采集刀具刀头的部分尺寸信息；

23、s80，将蓝色激光接收器采集的尺寸信息录入存储器，重复步骤s60及步骤s70，直至采集到水平高度上刀具刀头各角度的所有尺寸信息；

24、s90，处理器对存储器采集到的信息进行处理，并将采集到的刀具尺寸信息进行组合为刀具整体尺寸信息，处理器将整体尺寸信息与录入设置好的原刀具刀头的整体尺寸信息进行对比；

25、s100，将整体尺寸信息与录入设置好的原刀具刀头的整体尺寸信息进行对比结果为：偏差尺寸大于某一细小尺寸偏差阈值，对加工工件的精度造成可允许范围外的影响时，则判定刀具为磨损状态，否则刀具判定为正常状态；

26、s110，刀具为正常状态时，刀具正常工作；刀具判定为磨损状态时，数控机床的指示灯发出刀具磨损的警报并停止工作。

27、进一步的，蓝色激光发射器的蓝色激光的波长范围为440nm至450nm。蓝色激光发射器和蓝色激光接收器之间的间隔距离在0.3m到5m之间，以保证蓝光激光的稳定性及精确性，减少激光衍射等效应对磨损检测测量的结果。通过气源组件提供气源，吹气单元的旋转出气喷头的出气气流速度可达到250m/s，以达到良好的清洁效果。

28、通过采用上述技术方案，由于采用极低波长的蓝色激光，能量高，粒子性强，波动性弱，因此不容易绕过障碍物，不易形成衍射现象，提高了刀具磨损检测的精度。另外，因为蓝色激光具有高单色性、高相干性、短波长、高能量密度的特性，蓝色激光光束的几何形态好，适用于高精度的尺寸监测运用场景。吹气单元的旋转出气喷头出气气流速度达到250m/s时，具有强大的吹除力，可以实现快速、有效、广泛的清洁效果，以确保刀具磨损检测的结果不被影响。

29、(三)有益效果

30、1、本发明通过采用低波长的蓝色激光来进行刀具磨损检测以减低激光的衍射效应，提高刀具刀头的检测尺寸精度和检测速度，提高了刀具磨损检测效率的同时降低了人工成本，避免人工对刀失误导致的产品报废和碰撞。同时，通过安装吹气组件，在每次激光检测前都对刀具进行清洗，避免刀具磨损检测精度受到清除附着在刀具上的碎屑和冷却液的影响。

31、2、本发明通过一系列识别、处理信息的步骤通过蓝色激光对刀具进行磨损检测，并确保使用的刀具磨损情况处于合格状态内，使加工产品的质量得到保障；避免因为磨损过大，导致后续工序才发现产品尺寸超过预期范围而浪费了后续加工时间及成本。另外，通过移位组件对蓝色激光发射器和蓝色激光接收器的位置进行y轴及z轴方向上的移动，通过芯片内置软件或手动按动开关即可实现装置的独立使用，可应用于数控机床之外的许多场合，使本装置具有广泛的适用性。

技术实现思路