隨著工業(yè)自動化的飛速發(fā)展，數(shù)控機床的自動化程度與生產(chǎn)效率也大幅提高。少量的機床加工，可以通過人工巡檢發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障。對于FMS、CIMS、無人值守工廠等，必須解決刀具損傷的在線實時監(jiān)測與控制問題。如果機床刀具磨損或者斷裂，會造成未加工或者未加工工件流入下一道工序，很可能對后面的設(shè)備造成二次損害。嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、維護(hù)成本與維修周期。
目前行業(yè)內(nèi)檢測刀具損傷的方案較多，但還是以直線位移傳感器、LVDT位移傳感器為基礎(chǔ)的直接測量法，以激光位移傳感器、超聲波位移傳感器、對射傳感器等為基礎(chǔ)的間接測量法為主流。直線位移傳感器、LVDT位移傳感器因為接觸式測量，傳感器固定在機床加工區(qū)某一位置，加工作業(yè)時，刀具先移動到傳感器前，然后減速向前一小段位移。如果傳感器發(fā)出信號，且信號在系統(tǒng)預(yù)設(shè)值范圍之內(nèi)，則說明刀具正常。如果傳感器采集信號偏離預(yù)設(shè)值，則說明刀具斷裂或者磨損嚴(yán)重，設(shè)備會停止工作等待檢修。
激光位移傳感器、超聲波位移傳感器、對射傳感器因為非接觸測量，加工作業(yè)時，刀具可以移動至傳感器檢測區(qū)域。如果傳感器反饋信號并且在正常范圍值內(nèi)，則說明刀具正常。如果反饋信號異常，則說明刀具斷裂或者磨損嚴(yán)重。非接觸測量法因為無需減速操作，工作效率相對更高。但是工業(yè)現(xiàn)場光、電、水、油、粉塵等因素復(fù)雜，非接觸測量型位移傳感器性能受限嚴(yán)重。以光電類位移傳感器為例，如果受機械設(shè)備冷卻液、油霧等影響，傳感器測量精度與可靠性將大幅降低，極易造成誤報警或者功能失效。如果傳感器安裝位置遠(yuǎn)離加工區(qū)，可有效避免此類故障，但是將增加設(shè)計難度，同時也降低了工作效率。
綜合考慮，以直線位移傳感器、LVDT位移傳感器為載體的直接測量法穩(wěn)定性與適用性更高，在自動化領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛。確定刀具損傷程度并進(jìn)行實時在線控制，是保障生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是延長設(shè)備壽命、減少設(shè)備維護(hù)成本的關(guān)鍵要素。
