一种重型车刀破损监测方法及装置

本发明属于刀具破损状态监测领域，涉及一种重型车刀破损监测方法及装置。

背景技术：

1、在重型车床加工过程中，车刀的破损是一项常见但严重的问题。当刀片发生破损并掉落时，可能导致刀体与工件相撞，造成严重的设备损坏和人身安全风险。尤其在大型圆柱内腔进行车削加工时，由于是在工件内部进行加工，无法直接观察到加工情况。因此，实时监测和及时响应刀具破损状态对于确保加工过程的安全性和稳定性至关重要。

2、目前，传统的刀具破损监测方法存在一些局限性。例如，使用视觉检测需要复杂的图像处理算法，且对环境光照等条件有较高的要求。

3、其他传感器如应变计或振动传感器则需要在刀具表面或机床结构上进行粘贴或安装，增加了复杂度和成本，并且可能受到工作环境中的振动和干扰。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种重型车刀破损监测方法及装置，以改善目前检测装置无法快速响应和准确监测且对工件和刀具振动产生干扰的缺陷，可以远程监测且监测过程不干扰刀具本身的振动，结构简单可操作性强，易于推广，实现刀具破损的准确监测和及时反控制，从而确保车床加工过程的安全性和稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种重型车刀破损监测装置，其特征在于包括：

4、设置于刀体杆内腔中的弹压组合体和磁吸开关电路；

5、弹压组合体的一端设置弹片，另一端设置固定于刀体杆底部的基础块，弹片设置为通过预压力而被上方的刀片压紧，且在刀片脱落时相对于基础块而弹起恢复；磁吸开关电路设置为当弹片弹起时通过弹片触点触发磁吸开关而导通并发出电信号。

6、上述技术方案中，所述电路通过导线连接到plc的输入端口；通过plc与机床进行通信，将plc生成的控制指令传输给机床。

7、上述技术方案中，弹压组合体一端为平板式的弹片，另一端为基础块，弹片高于基础块底部设置，且弹片向着基础块上表面弹起的状态水平设置。

8、上述技术方案中，在弹片外端设置一个磁吸开关，在该磁吸开关上方间隔一定距离设置另一个磁吸开关；刀片通过螺栓向下将弹片预压紧，所述预压力设置为：当刀片脱落没有向下的预压力后螺栓上移，弹片的外端释放压力后向上回弹，从而使得两个磁吸式开关上下相结合进行吸附，产生电流回路。

9、上述技术方案中，在基础块上设置小型电池和电阻，并通过导线将电池与电阻连接起来组成磁吸开关电路。

10、上述技术方案中，将弹压组合体设置采用绝缘胶带包裹设置。

11、上述技术方案中，刀体杆内腔偏向于刀体杆体的一个竖向侧面设置并从侧向密封。

12、上述技术方案中，在刀体杆内腔包括基本水平设置在导杆底部的横槽，和基本竖直的竖槽；横槽和竖槽相互连通形成截面基本为l型的内腔；还包括在刀垫上开设约束孔，该约束孔贯通于l型的内腔，且紧邻竖槽设置；在约束孔中竖直或者基本竖直设置可以上下移动的螺栓。

13、上述技术方案中，安装螺栓的顶部约束孔应紧靠刀片的刀尖设置，以便刀片破损并掉落时能够迅速弹出并引发弹片回弹触发磁吸开关吸合。

14、基于本发明实施的一种重型车刀破损监测方法，包括如下步骤：

15、步骤1：当刀片破损并掉落时，刀片预压力减小直至消失，弹片回弹使得磁吸开关进行吸附，磁吸开关电路产生电流；

16、步骤2：plc接收到电信号后，将信号传递给机床预设的宏程序，根据预设规则，宏程序或掉落处置程序对机床进行反控制；

17、上述技术方案中，所述的规则为当开关处于关闭状态时，电流信号为0，说明刀具正常工作，当开关处于打开状态时，电流信号为1，说明刀片已经破损并掉落，此时机床nc系统通过预设宏指令对机床进行反控制。

18、在本实施例中，机床的宏程序应预先设定好反控制的规则和动作，以实现刀具停止进给、退刀和报警等操作。

19、在本实施例中，所述的预设宏指令是指在nc系统监测到电流信号为1时，让机床刀具停止进给并退刀同时使机床报警，该指令的反应时间根据不同的行程或刀具大小调节。

20、由此，本发明公开了一种重型车刀破损监测方法及装置，属于刀具破损状态监测领域。在刀杆内部安装智能装置，并通过磁吸式开关实现刀片破损时的快速响应和准确监测。通过刀片破损时将弹性力释放导致两开关触点接触从而产生电流信号来实时监测刀具破损状态。

21、本发明产生的有益效果是：

22、本发明在刀垫与刀体内腔安装智能检测装置，当刀片破损掉落时，装置能发出信号给nc系统，nc系统根据电流信号的设定规则(如0，1规则)对机床进行反控制，有效并及时避免了因刀片破损掉落导致刀体碰撞工件，提高了生产效率，减少了人工干预的需要。

23、与传统的刀具破损监测方法相比，本发明不需要复杂的图像处理算法或传感器的安装和粘贴，减少了成本和复杂度。同时，检测装置中的小型纽扣电池提供电源，不需要额外的电力供应，降低了能源消耗和维护成本。

24、根据预设规则，宏程序对车床进行反控制，以避免刀片掉落导致刀体与工件发生碰撞。本装置能够及时监测和响应刀具破损情况，具有广泛的应用前景。

25、当刀尖处破损时，螺栓将弹出，弹片将带着电源与上方电源进行吸附，产生电流；通过plc将信号传递给机床预设的宏程序。根据预设规则，宏程序对车床进行反控制。这种方法可以同时，通过与plc和机床控制系统的连接，可以实现对机床的及时反控制，避免刀片掉落导致刀体与工件发生碰撞。能够及时监测和响应刀具破损情况，具有广泛的应用前景。

26、本发明的研究背景是为了解决传统刀具破损监测方法的局限性，并提供一种重型车刀破损监测方法及装置，以实现刀具破损的准确监测和及时反控制，从而确保车床加工过程的安全性和稳定性。

技术特征：

1.一种重型车刀破损监测装置，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于所述电路通过导线连接到plc的输入端口；plc与机床通信连接，将plc生成的控制指令传输给机床。

3.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于弹压组合体一端为平板式的弹片，另一端为基础块，弹片高于基础块底部设置，且弹片向着基础块上表面弹起的状态水平设置。

4.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于在弹片外端设置一个磁吸开关，在该磁吸开关上方间隔一定距离设置另一个磁吸开关；刀片通过螺栓向下将弹片预压紧，所述预压力设置为：当刀片脱落后螺栓上移，弹片的外端回弹使得两个磁吸式开关上下吸合产生电流回路。

5.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于在基础块上设置小型电池和电阻，并通过导线将电池与电阻连接起来组成磁吸开关电路。

6.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于将弹压组合体设置采用绝缘胶带包裹设置。

7.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于刀体杆内腔偏向于刀体杆体的一个竖向侧面设置并从侧向密封。

8.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于刀体杆内腔包括基本水平设置在导杆底部的横槽，和基本竖直的竖槽，横槽和竖槽相互连通形成l型；还包括在刀垫上开设约束孔，该约束孔贯通于l型的内腔，且紧邻竖槽设置；在约束孔中竖直或者基本竖直设置可以上下移动的螺栓。

9.根据权利要求1所述的重型车刀破损监测装置，其特征在于安装螺栓的顶部约束孔紧靠刀片的刀尖设置，以便刀片破损并掉落时能够迅速弹出并引发弹片回弹。

10.一种重型车刀破损监测方法，采用上述权利要求1-8任一项所述的重型车刀破损监测装置，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种重型车刀破损监测方法及装置，包括设置于刀体杆内腔中的弹压组合体，和磁吸开关电路；弹压组合体的一端设置弹片，另一端设置固定于刀体杆底部的基础块，弹片设置为通过预压力而被上方的刀片压紧，且在刀片脱落时相对于基础块而弹起恢复；磁吸开关电路设置为当弹片弹起时通过弹片回弹带动磁吸开关吸合而导通电路。PLC接收到电信号后，将信号传递给机床预设的宏程序，根据预设规则，宏程序或掉落处置程序对机床进行反控制。可以远程监测且监测过程不干扰刀具本身的振动，结构简单可操作性强，易于推广，实现刀具破损的准确监测和及时反控制，从而确保车床加工过程的安全性和稳定性。

技术研发人员：刘献礼,侯旭琛,顾浩,岳彩旭,夏伟
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14