声发射法检测刀具

固体在产生变形或断裂时，以弹形波形释放出变形能的现象称为声放射。在金属切削过程中产生声发射信号的来源有：工件的断裂，工件与刀具的摩擦，刀具的破损及工件的塑性变形等。因此，在切削过程中产生频率范围很宽的声发射信号，从几十千赫至几兆赫不等。声发射信号可分为突发型和连续型两种，突发型声发射信号在表面开裂时产生，其信号幅度较大，各声发射事件之间间隔时间较长；连续型声发射信号幅值较低，事件的频率较高，以致难以分为单独事件。

声发射钻头破损检测装置系统图

正常切削时，声发射信号是小幅值的连续信号。刀具破损时，声发射信号幅值远大于正常切削，它与刀具破损面积有关，增长幅度为3～7倍。因此声发射信号产生阶跃突变是识别刀具破损的重要特征。上图所示为声发射钻头破损检测装置系统图。当切削加工中发生钻头破损时，安装在工作台上的声发射传感器检测到钻头破损所发出的信号，并由钻头破损检测器处理这个信号，当确认钻头已破损时，检测器发出信号，通知机床控制器发出换刀信号。钻头破损检测器由脉冲发生器和刀具破损检测电路组成。脉冲发生器具有和钻头破损时所发出的声发射波相同的声波，具有声发射波模拟功能。检测电路检测声发射的信号电平，并进行比较，具有发出钻头破损信号的功能。

声发射信号受切削条件的变化影响较小，抗环境噪声和振动等随机干扰的能力较强。因此，声发射法识别刀具破损的精确度和可靠性较高，能识别出直径1mm的钻头或丝锥的破损，是一种很有前途的刀具破损监测方法。