پايش وضعيت سايش ابزار براده برداري با استفاده از انتگرال حاشيه اي زمان- فركانس سيگنال جريان موتور اسپيندل

Tool wear condition monitoring using time-frequency marginal integral of motor current signal

پايش وضعيت ابزار برشي يكي از عوامل مهم در فرآيند براده برداري مي باشد. روشهاي مختلفي براي پايش وضعيت ابزار در تراشكاري مورد استفاه قرار گرفته است. اندازه گيري جريان موتور يكي از روشهاي غير مستقيم در پايش وضعيت سايش ابزار مي‌باشد. مزيت روش اندازه گيري جريان موتور در مقايسه با ساير روشهاي پايش وضعيت ابزار، هزينه پايين سنسور آن و عدم ايجاد اختلال در فرآيند براده برداري مي باشد. در اين مقاله تاثير سايش و شكست ابزار بر مشخصه هاي هارمونيكي جريان بررسي گرديده و در نهايت روشي بر اساس انتگرال حاشيه اي زمان-فركانس جريان موتور اسپيندل جريان تناوبي جهت اندازه گيري غير مستقيم سايش و شكست ابزار ارايه گرديده است. به منظور راستي آزمايي سيستم پيشنهادي، ارتعاشات ابزار در راستاي پيشروي با استفاده از شتاب سنج نصب شده بر روي بدنه ابزار اندازه گيري شده و از سيستم بينايي جهت اندازه گيري مستقيم سايش ابزار و رديابي وضعيت ابزار از روي بافت سطح قطعه كار استفاده شده است. سيستم پيشنهادي بر روي مواد و اينسرتهاي مختلف مورد آزمايش قرار گرفت و نتايج نشان داد سيستم پيشنهادي با دقت مناسبي در كاربردهاي عملي قابل استفاه مي باشد.

The condition of a cutting tool is an important factor in any metal cutting process. Several different methods have been developed to monitor the condition of tools in turning. Motor current measurement is one of the indirect tool wear monitoring methods in machining processes. The advantage of motor current measurement method over other methods for detecting malfunctions in the cutting process is that the measuring system has an acceptable cost and the measurement apparatus does not disturb the machining process. In this paper, the effect of tool wear and tool breakage on the harmonics of the AC spindle motor is investigated. Finally, a method based on time-frequency marginal integral of current signal is proposed for indirect measurement of tool wear in turning. In order to validate the proposed tool monitoring system, an accelerometer was attached to the shank of the cutting tool to measure vibrations resulting from tool wear in feed direction. A vision system was also used to measure tool wear and also traces tool state by observing the surface texture of the workpiece. Performance of the proposed system was validated against different experiments. The results showed improved robustness of the proposed system with high potential for practical application in detecting tool wear.