隨著工業(yè)廣泛使用微型元件，人們對(duì)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(tǒng)可以進(jìn)行刀具狀況監(jiān)控，并提升金屬元件的生產(chǎn)質(zhì)量。監(jiān)控系統(tǒng)保證了準(zhǔn)確性和質(zhì)量，更為重要的是保證了微銑削過(guò)程的穩(wěn)定性。
選擇合適的信號(hào)，提供過(guò)程狀況的最佳信息，這一點(diǎn)很重要。加速計(jì)因?yàn)槠淇捎眯院鸵子眯远蔀橥ǔ５淖罴堰x擇。安裝在微銑削機(jī)床關(guān)鍵區(qū)域的傳感器可以保證加速信號(hào)處理算法能夠創(chuàng)建關(guān)于過(guò)程的可靠有用信息。
測(cè)量微銑削過(guò)程的切力也很重要。因?yàn)槲娤鞯奶匦裕辛Φ姆瓤赡芊浅５停?牛頓），非常難以測(cè)量。與振動(dòng)信息類似，切力信息對(duì)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(tǒng)。
選擇合適的測(cè)量系統(tǒng)，是診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的重要問(wèn)題。微銑削的實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)是基于國(guó)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(hào)獲取功能的cRIO-9022 PAC控制器可以測(cè)量來(lái)自集成電子壓電（IEPE）加速計(jì)的信號(hào)?？刂破靼ㄒ粋€(gè)可配置現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）底盤，它可以收集最高達(dá)到51.2kHz的模擬信號(hào)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)過(guò)濾，然后經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)處理，可以保證監(jiān)控算法的確定和穩(wěn)定。根據(jù)需求，獲取的數(shù)據(jù)可以寫到設(shè)備硬驅(qū)動(dòng)上面，或者在計(jì)算機(jī)屏幕的用戶界面上顯示。這個(gè)系統(tǒng)可以與微銑削機(jī)床的驅(qū)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(cè)）和磨損狀態(tài)（右側(cè)）的表面情況。
因?yàn)槭褂脺y(cè)量設(shè)備的靈活性，開(kāi)發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)尤其適合微銑削過(guò)程。FPGA模塊和LabVIEW實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以允許開(kāi)發(fā)確定性數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)加工算法。和其他技術(shù)一樣，運(yùn)動(dòng)控制使用Aerotech線形納米模塊（運(yùn)動(dòng)解析度為250納米），微小力的測(cè)量則是基于Kistler測(cè)力計(jì)，而PCB壓電設(shè)備則被用來(lái)測(cè)量加速度。
診斷程序的主要一個(gè)假設(shè)是使用FFT算法處理收集的信號(hào)。檢測(cè)信號(hào)基于電主軸的旋轉(zhuǎn)速度，據(jù)此可以觀測(cè)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(jiān)控算法立刻就會(huì)通過(guò)用戶界面通知操作員，向微銑削機(jī)床驅(qū)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(shù)據(jù)。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(shè)備的硬驅(qū)動(dòng)會(huì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分析所有的診斷信號(hào)差異。如果必要的話，還會(huì)采用一種新的算法，測(cè)量各種信號(hào)。因?yàn)榫邆涑叽缧 ⒃O(shè)計(jì)堅(jiān)固等優(yōu)勢(shì)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，這些設(shè)備可以在很多場(chǎng)合使用。
為了要檢測(cè)微銑削的實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)，人們準(zhǔn)備了一系列實(shí)驗(yàn)。
針對(duì)微銑削開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)適用于任何需要高精度和高質(zhì)量的場(chǎng)合。因?yàn)樗捎媚K化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的情況快速重新配置。系統(tǒng)的小尺寸和堅(jiān)固性也幫助它應(yīng)用在很多場(chǎng)合。直觀的用戶界面可以適應(yīng)操作員的需要，為工業(yè)應(yīng)用中的微銑削部署實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)可以節(jié)約時(shí)間和資金。
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