AE传感器监控

机床监控系统是集信息选择、数据获取、信息处理和精细化信息决策于一体的信息流和系统处理。刀具状态监测的目的是及早发现加工过程中的干扰和机床部件的磨损。

过去对刀具状况进行了广泛的研究，主要集中在检测刀具磨损、刀具破损和估计刀具剩余寿命。在线识别加工过程中的刀具状态对于提高生产力、提高零件质量和降低无人自动化制造系统的成本非常重要。

机床监控可以使用或不使用额外的传感器来完成。使用额外的传感器，可以通过测量来完成监控：

• 切削力（用多通道台式测功机或旋转测功机）
• 使用多通道加速度计的振动幅度
• 加工过程中的声音
• 高频声音或声发射

无传感器机床监控是通过测量内部驱动信号来完成的，例如：

• 进给电机电流
• 主轴电机电流
• 主轴功率

多个量的组合测量也是可能的。

使用声发射 (AE) 传感器解释机床监控。AE 传感器通常被定义为当固体变形或撞击时，由局部应力能量的快速释放引起的以弹性波形式发出的声音。因此，这是一种将弹性能释放到材料中，然后以弹性波的形式传播的现象。声发射的检测频率范围为 1 kHz 至 1 MHz。

快速应力释放事件会产生一系列应力波，从 0 Hz 开始，通常在几 MHz 时下降。AE 可能与不可逆的能量释放有关。它也可以由不涉及材料失效的来源产生，包括摩擦、气蚀和冲击。AE 传感器现象的三个主要应用是： a) 源位置 - 确定事件发生的位置 b) 材料机械性能 - 评估和表征材料/结构；c 健康监测——监测安全操作。

AE 传感器的工作原理是测量切割过程中产生的高频能量信号。它还测量工具断裂时因断裂而产生的 AE 能量。它最适合与刀具破损声音相比背景 AE 信号水平较低的应用。这使得 AE 传感器非常适合小钻头和丝锥的破损检测。它很容易安装在新机器和现有机器上。

AE 传感器即使在产生非常小的切削力的加工操作中也能检测力比例监控信号。结合真实功率，它增加了破损监测的可靠性。它特别适用于整体硬质合金刀具，或大型机床和多主轴上的非常小的刀具。大多数传感器必须连接到机床表面。然而，也有AE波传输的替代方法。一个旋转的无线 AE 传感器由一个旋转传感器和一个固定接收器组成。AE 传感器还可以通过冷却润滑剂射流接收声波，该冷却润滑剂可以直接连接到工具或工件上。

机床监控系统通常使用传感器来测量切削力分量或与切削力相关的量（功率、扭矩、距离/位移和应变）。AE 传感器相对容易安装在现有或新机器中，并且不会影响机器的完整性和刚度。所有系统供应商也使用声发射传感器，特别是用于监控小型工具和磨削。

机床监控系统中使用的所有传感器都能很好地适应恶劣的机床环境。设计可靠的机床监控的难点可能与加工过程本身的复杂性有关，除了机床本身的变化外，加工过程本身可能具有以下一种或多种特征。