一种车削刀具寿命实时监测方法技术

本发明专利技术公开了一种车削刀具寿命实时监测方法，属于刀具寿命监测领域，解决了通常情况下刀具寿命情况估算不准确、不一定具有普遍指导意义的问题。其结构包括监测控制模块、监测探头模块两个部分，本发明专利技术具有以下有益效果：通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强敌、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中，在加工过程中自动调用数据库比对实时监测情况，即可准确判断加工过程中刀具的磨损情况，并及时反馈予工作人员，达到对车削过程中刀具寿命的及时把控，提高加工精度、刀具的利用率，有效降低加工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种车削刀具寿命实时监测方法
本专利技术属于刀具寿命监测
，特别涉及一种车削刀具寿命实时监测方法。
技术介绍
在车削工作中，常需要对刀具的使用寿命进行估算，并将此作为预算、规划的参考依据。常用的估算方法有三种：1、按车削时间估算：在实际使用时，一般取刀具品牌制造厂推荐值的75％，此时刀具寿命约为60分钟。2、按车削距离估算：假设一个刀刃，在工件上连续不断地按一定的速度车削，这把刀从开始到失效所走过的路程全长，称为切削距离寿命。3、以工作经验估算：有经验的从业人员，对一些常用材料、常用刀具在加工某一类特定材料工件的使用寿命，有丰富的经验积累，能直接地估算刀具的使用寿命。上面所说的三种估算方法，仅是通常情况下，大致的估算。前两者估算数值比较保守，降低了刀具的利用率，而厂家提供的数据不一定具有普遍指导意义。经验估算有相当大的局限性，不一定具有普适性，也只能粗略的估计。在实际估计中还需要考虑失效极限、车削速度对刀具寿命的影响以及被加工件的材料等因素的影响。随着科学技术的飞速发展，刀具寿命也得到了技术改进，但是现有技术难以在加工过程中实时、高效反馈的监测。因此在刀具寿命实时监测这一领域还存在较大的空白。为了解决上述现有技术问题的不足，本专利技术因此提供了一种车削刀具寿命实时监测方法。解决了通常情况下刀具寿命情况估算不准确、不一定具有普遍指导意义的问题。通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中；加工时，通过监测探头监测加工过程中刀具的变化，将数据实时传输至计算机；计算机处理数据后，将结果反馈给工作人员，工作人员根据反馈的数据判断是否需要停止加工更换刀具，即可准确判断加工过程中刀具的磨损情况，达到对车削过程中刀具寿命的及时把控，提高加工精度、刀具的利用率，有效降低加工成本。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决上述现有技术问题的不足，本专利技术因此提供了一种车削刀具寿命实时监测方法。解决了通常情况下刀具寿命情况估算不准确、不一定具有普遍指导意义的问题。通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中；加工时，通过监测探头监测加工过程中刀具的变化，将数据实时传输至计算机；计算机处理数据后，将结果反馈给工作人员，工作人员根据反馈的数据判断是否需要停止加工更换刀具，即可准确判断加工过程中刀具的磨损情况，达到对车削过程中刀具寿命的及时把控，提高加工精度、刀具的利用率，有效降低加工成本。(二)技术方案本专利技术通过如下技术方案实现：本专利技术提出一种车削刀具寿命实时检测方法，包括监测控制模块、监测探头模块以及车床，可以车削过程中刀具寿命的及时把控，该方法包括如下步骤：步骤一：数据库建立：通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中；步骤二：光谱校正：监测探头模块安装好后，对光谱仪进行波长校正、背景校正；步骤三：脉冲激光器光斑对焦：监测探头模块安装好后根据刀具的角度、方向，对脉冲激光器的光斑进行对焦；步骤四：加工：开始加工时，通过监测控制模块控制监测探头模块开始监测，并将数据实时传输至计算机；步骤五：反馈：光谱数据实时传输至计算机后，计算机开始处理数据，提取光谱中的特征谱线，并根据特征谱线的参数计算等离子体温度；将结果与步骤一中建立的时域变化曲线进行比对判断刀具所处的状态，并将结果反馈给工作人员；工作人员根据反馈的数据判断是否需要停止加工更换刀具；步骤六：结束：加工结束，监测结束。进一步的，所述监测控制模块包括计算机、四通道光谱仪、DG535延迟脉冲发生器、脉冲激光器控制器。进一步的，所述监测探头模块包括小型脉冲激光器、光纤探针、聚焦透镜、带孔反射镜、聚焦透镜、支架。进一步的，所述监测控制模块通过支架固定于刀具夹持底座计算机通过USB与四通道光谱仪相连、DG535延迟脉冲发生器通过GPIB接口与脉冲激光器控制器、四通道光谱仪相连。进一步的，所述小型脉冲激光器固定于监测探头模块顶部，光纤探针安装于监测探头模块侧边，脉冲激光器发射激光，经由聚焦透镜穿过带孔反射镜聚焦至刀具表面，带孔反射镜安装于聚焦透镜之后，将形成的等离子体光信号反射至聚焦透镜并聚焦至光纤探针表面，光纤探针将光信号通过光纤传输至四通道光谱仪。进一步的，所述不同刀具包括：碳素工具钢刀具、合金工具钢刀具、高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具和超硬刀具。进一步的，所述步骤一具体还包括：i根据车削过程中刀具不同磨损状态下，获得的激光光谱，结合原子光谱标准和技术数据库(NIST)确定不同时间的元素特征谱线的波长和强度；ii根据选定的元素同一电离等级的数条谱线，通过玻尔兹曼平面法计算等离子体温度。(三)有益效果本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：解决了通常情况下刀具寿命情况估算不准确、不一定具有普遍指导意义的问题。通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中；加工时，通过监测探头监测加工过程中刀具的变化，将数据实时传输至计算机；计算机处理数据后，将结果反馈给工作人员，工作人员根据反馈的数据判断是否需要停止加工更换刀具，即可准确判断加工过程中刀具的磨损情况，达到对车削过程中刀具寿命的及时把控，提高加工精度、刀具的利用率，有效降低加工成本。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的俯视结构示意图；图2为本专利技术的正视结构示意图；图3为本专利技术的监测探头模块俯视结构示意图；图4为本专利技术的监测探头模块正视结构示意图；图5为车削刀具磨损变化曲线；图中：计算机(11)、四通道光谱仪(12)、DG535延迟脉冲发生器(13)、脉冲激光器控制器(14)、小型脉冲激光器(21)、光纤探针(22)、聚焦透镜(23)、带孔反射镜(24)、聚焦透镜(25)、支架(26)、尾座(31)、三爪卡盘(32)、刀架(33)、刀具(34)。具体实施方式请参阅图1、图2、图3与图4，本专利技术提供一种一种车削刀具寿命实时检测方法，包括监测控制模块、监测探头模块以及车床，可以车削过程中刀具寿命的及时把控，该方法包括如下步骤：步骤一：数据库建立：通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车削刀具寿命实时监测方法，其特征在于：包括监测控制模块(1)、监测探头模块(2)以及车床(3)，可以车削过程中刀具寿命的及时把控，方法包括如下步骤：/n步骤一：数据库建立：通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中；/n步骤二：光谱校正：监测探头模块(2)安装好后，对光谱仪进行波长校正、背景校正；/n步骤三：脉冲激光器光斑对焦：监测探头模块(2)安装好后根据刀具(34)的角度、方向，对脉冲激光器(21)的光斑进行对焦；/n步骤四：加工：开始加工时，通过监测控制模块(1)控制监测探头模块(2)开始监测，并将数据实时传输至计算机(11)；/n步骤五：反馈：光谱数据实时传输至计算机(11)后，计算机(11)开始处理数据，提取光谱中的特征谱线，并根据特征谱线的参数计算等离子体温度；将结果与步骤一中建立的时域变化曲线进行比对判断刀具所处的状态，并将结果反馈给工作人员；工作人员根据反馈的数据判断是否需要停止加工更换刀具；/n步骤六：结束：加工结束，监测结束。/n...

【技术特征摘要】
1.一种车削刀具寿命实时监测方法，其特征在于：包括监测控制模块(1)、监测探头模块(2)以及车床(3)，可以车削过程中刀具寿命的及时把控，方法包括如下步骤：
步骤一：数据库建立：通过激光诱导击穿光谱技术记录刀具加工过程中刀具含有的元素的特征谱线强度、等离子体温度，并根据不同的刀具分门别类的建立元素特征谱线强度、等离子体温度的时域变化曲线，将其记录在数据库中；
步骤二：光谱校正：监测探头模块(2)安装好后，对光谱仪进行波长校正、背景校正；
步骤三：脉冲激光器光斑对焦：监测探头模块(2)安装好后根据刀具(34)的角度、方向，对脉冲激光器(21)的光斑进行对焦；
步骤四：加工：开始加工时，通过监测控制模块(1)控制监测探头模块(2)开始监测，并将数据实时传输至计算机(11)；
步骤五：反馈：光谱数据实时传输至计算机(11)后，计算机(11)开始处理数据，提取光谱中的特征谱线，并根据特征谱线的参数计算等离子体温度；将结果与步骤一中建立的时域变化曲线进行比对判断刀具所处的状态，并将结果反馈给工作人员；工作人员根据反馈的数据判断是否需要停止加工更换刀具；
步骤六：结束：加工结束，监测结束。


2.根据权利要求1所述的一种车削刀具寿命实时检测方法，其特征在于：所述监测控制模块(1)包括计算机(11)、四通道光谱仪(12)、DG535延迟脉冲发生器(13)、脉冲激光器控制器(14)。


3.根据权利要求1所述的一种车削刀具寿命实时检测方法，其特征在于：所述监测探头模块(2)包括小型脉冲激光器(21)、光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海强，邱建平，
申请(专利权)人：张海强，
类型：发明
国别省市：福建;35