參考文獻(xiàn)：馬瑋. 刀具監(jiān)控在數(shù)控機(jī)床及加工中的應(yīng)用,航空精密制造技術(shù),2019

  高速電主軸是數(shù)控機(jī)床核心部件，據(jù)統(tǒng)計(jì)電主軸損壞的原因中66%是軸承損壞，而造成軸承損壞的主要原因是加工過程中刀具出現(xiàn)了異常狀態(tài)，如刀具破損、磨損。

  為了防止刀具異常造成的軸承損壞，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床常采用主軸溫度和主軸功率超過閾值時(shí)報(bào)警停機(jī)的方式，該方式在一定程度上保護(hù)了軸承。但是實(shí)際情況上，由于考慮了被加工結(jié)構(gòu)件特性和工藝的差異，報(bào)警閾值往往設(shè)置的比較大，當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)磨損破損非常嚴(yán)重的情況時(shí)，刀具處于在沒有切削刃的狀態(tài)下切削，高速旋轉(zhuǎn)下的軸承由于受到刀具非常大的擠壓力，軸承溫度會(huì)迅速升高，由于主軸的功率和軸承溫度還沒有達(dá)到極限值時(shí)，繼續(xù)升高的溫度對(duì)主軸的軸承產(chǎn)生非常大的損傷，直接影響主軸軸承的使用壽命。

  在沒有安裝智能刀具監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)床中，切削異常情況下電主軸溫度和力矩變化如下圖存在：

     當(dāng)T _溫度＜T _{堵轉(zhuǎn)}時(shí)，主軸溫度報(bào)警將首先觸發(fā)。

    當(dāng)T 溫度＞T 堵轉(zhuǎn)時(shí)，主軸堵轉(zhuǎn)報(bào)警將首先觸發(fā)。

      當(dāng)溫度超過T _溫度或者T _{堵轉(zhuǎn)}時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過 1s，主軸溫度將在極短時(shí)間內(nèi)迅速升高，導(dǎo)致軸承使用壽命降低，嚴(yán)重時(shí)損壞軸承。

   如何在刀具異常后，在軸承溫度上升到會(huì)對(duì)主軸的軸承造成大的損傷之前，及時(shí)報(bào)警停機(jī)，這就是智能刀具監(jiān)控系統(tǒng)要完成的功能。

   在安裝了智能刀具監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床中，智能刀具監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)主軸的功率進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，通過加工2-3件零件，系統(tǒng)智能生成刀具破損/磨損曲線，當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)磨損時(shí)，通過刀具監(jiān)控系統(tǒng)的的反饋信號(hào)控制機(jī)床報(bào)警并停止加工，保證主軸的安全。智能學(xué)習(xí)后得到的刀具破損/磨損曲線的上限值小于引起主軸軸承損壞的功率值，當(dāng)?shù)毒吣p或破損時(shí)，切削功率突變，迅速升高，當(dāng)短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所設(shè)置的功率閥值時(shí)，機(jī)床報(bào)警并停機(jī)。因此，通過使用智能刀具監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)主軸的功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能有效降低主軸軸承的損壞。

   同時(shí)為了避免切削余量不均勻、機(jī)床性能及被加工結(jié)構(gòu)件的加工特性差異等原因造成誤停機(jī)，智能刀具監(jiān)控系統(tǒng)可提供靈活設(shè)置功率閥值的功能。

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