隨著(zhù)工業(yè)廣泛使用微型元件，人們對于不同材料的微銑削質(zhì)量也越來(lái)越關(guān)注。微銑削的實(shí)時(shí)診斷系統可以進(jìn)行刀具狀況監控，并提升金屬元件的生產(chǎn)質(zhì)量。監控系統保證了準確性和質(zhì)量，更為重要的是保證了微銑削過(guò)程的穩定性。
選擇合適的信號，提供過(guò)程狀況的最佳信息，這一點(diǎn)很重要。加速計因為其可用性和易用性而成為通常的最佳選擇。安裝在微銑削機床關(guān)鍵區域的傳感器可以保證加速信號處理算法能夠創(chuàng )建關(guān)于過(guò)程的可靠有用信息。
測量微銑削過(guò)程的切力也很重要。因為微銑削的特性，切力的幅度可能非常低（1牛頓），非常難以測量。與振動(dòng)信息類(lèi)似，切力信息對于診斷也是非常有幫助的。
圖1 給出了微銑削的實(shí)時(shí)診斷系統。
選擇合適的測量系統，是診斷系統開(kāi)發(fā)中的重要問(wèn)題。微銑削的實(shí)時(shí)診斷系統是基于國家儀器公司的硬件和軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)的：帶有動(dòng)態(tài)信號獲取功能的cRIO-9022 PAC控制器可以測量來(lái)自集成電子壓電（IEPE）加速計的信號?？刂破靼ㄒ粋€(gè)可配置現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）底盤(pán)，它可以收集最高達到51.2kHz的模擬信號。數據經(jīng)過(guò)過(guò)濾，然后經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)處理，可以保證監控算法的確定和穩定。根據需求，獲取的數據可以寫(xiě)到設備硬驅動(dòng)上面，或者在計算機屏幕的用戶(hù)界面上顯示。這個(gè)系統可以與微銑削機床的驅動(dòng)控制進(jìn)行通訊。
圖2 比較了工具在全新?tīng)顟B(tài)（左側）和磨損狀態(tài)（右側）的表面情況。
因為使用測量設備的靈活性，開(kāi)發(fā)的監控系統尤其適合微銑削過(guò)程。FPGA模塊和LabVIEW實(shí)時(shí)系統可以允許開(kāi)發(fā)確定性數據獲取和數據加工算法。和其他技術(shù)一樣，運動(dòng)控制使用Aerotech線(xiàn)形納米模塊（運動(dòng)解析度為250納米），微小力的測量則是基于Kistler測力計，而PCB壓電設備則被用來(lái)測量加速度。
診斷程序的主要一個(gè)假設是使用FFT算法處理收集的信號。檢測信號基于電主軸的旋轉速度，據此可以觀(guān)測到所有三個(gè)軸的加速度和切力。如果附加頻率鄰近激活頻率，監控算法立刻就會(huì )通過(guò)用戶(hù)界面通知操作員，向微銑削機床驅動(dòng)控制器發(fā)送合適的提醒。
圖3 比較了使用全新工具（上圖）和 磨損工具（下圖）的銑削制造中收集 的數據。圖片來(lái)源：波蘭西波莫瑞工 業(yè)大學(xué)和CONTROL ENGINEERING Poland
在微銑削操作過(guò)程中，設備的硬驅動(dòng)會(huì )存儲數據，分析所有的診斷信號差異。如果必要的話(huà)，還會(huì )采用一種新的算法，測量各種信號。因為具備尺寸小、設計堅固等優(yōu)勢控制工程網(wǎng)版權所有，這些設備可以在很多場(chǎng)合使用。
為了要檢測微銑削的實(shí)時(shí)診斷系統，人們準備了一系列實(shí)驗。
針對微銑削開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)診斷系統適用于任何需要高精度和高質(zhì)量的場(chǎng)合。因為它采用模塊化的設計，系統可以根據不同的情況快速重新配置。系統的小尺寸和堅固性也幫助它應用在很多場(chǎng)合。直觀(guān)的用戶(hù)界面可以適應操作員的需要，為工業(yè)應用中的微銑削部署實(shí)時(shí)診斷系統可以節約時(shí)間和資金。
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