AE傳感器監控

機床監控系統是集信息選擇、數據獲取、信息處理和精細化信息決策于一體的信息流和系統處理。刀具狀態監測的目的是及早發現加工過程中的干擾和機床部件的磨損。

過去對刀具狀況進行了廣泛的研究，主要集中在檢測刀具磨損、刀具破損和估計刀具剩余壽命。在線識別加工過程中的刀具狀態對于提高生產力、提高零件質量和降低無人自動化制造系統的成本非常重要。

機床監控可以使用或不使用額外的傳感器來完成。使用額外的傳感器，可以通過測量來完成監控：

• 切削力（用多通道臺式測功機或旋轉測功機）
• 使用多通道加速度計的振動幅度
• 加工過程中的聲音
• 高頻聲音或聲發射

無傳感器機床監控是通過測量內部驅動信號來完成的，例如：

• 進給電機電流
• 主軸電機電流
• 主軸功率

多個量的組合測量也是可能的。

使用聲發射 (AE) 傳感器解釋機床監控。AE 傳感器通常被定義為當固體變形或撞擊時，由局部應力能量的快速釋放引起的以彈性波形式發出的聲音。因此，這是一種將彈性能釋放到材料中，然后以彈性波的形式傳播的現象。聲發射的檢測頻率范圍為 1 kHz 至 1 MHz。

快速應力釋放事件會產生一系列應力波，從 0 Hz 開始，通常在幾 MHz 時下降。AE 可能與不可逆的能量釋放有關。它也可以由不涉及材料失效的來源產生，包括摩擦、氣蝕和沖擊。AE 傳感器現象的三個主要應用是： a) 源位置 - 確定事件發生的位置 b) 材料機械性能 - 評估和表征材料/結構；c 健康監測——監測安全操作。

AE 傳感器的工作原理是測量切割過程中產生的高頻能量信號。它還測量工具斷裂時因斷裂而產生的 AE 能量。它最適合與刀具破損聲音相比背景 AE 信號水平較低的應用。這使得 AE 傳感器非常適合小鉆頭和絲錐的破損檢測。它很容易安裝在新機器和現有機器上。

AE 傳感器即使在產生非常小的切削力的加工操作中也能檢測力比例監控信號。結合真實功率，它增加了破損監測的可靠性。它特別適用于整體硬質合金刀具，或大型機床和多主軸上的非常小的刀具。大多數傳感器必須連接到機床表面。然而，也有AE波傳輸的替代方法。一個旋轉的無線 AE 傳感器由一個旋轉傳感器和一個固定接收器組成。AE 傳感器還可以通過冷卻潤滑劑射流接收聲波，該冷卻潤滑劑可以直接連接到工具或工件上。

機床監控系統通常使用傳感器來測量切削力分量或與切削力相關的量（功率、扭矩、距離/位移和應變）。AE 傳感器相對容易安裝在現有或新機器中，并且不會影響機器的完整性和剛度。所有系統供應商也使用聲發射傳感器，特別是用于監控小型工具和磨削。

機床監控系統中使用的所有傳感器都能很好地適應惡劣的機床環境。設計可靠的機床監控的難點可能與加工過程本身的復雜性有關，除了機床本身的變化外，加工過程本身可能具有以下一種或多種特征。