切削力法刀具磨損和破損的檢測(cè)與監(jiān)控切削力的變化能直接反映刀具的磨損情況，圖1中Ⅰ和Ⅱ所示是切削力的變化過(guò)程，曲線(xiàn)Ⅰ表示的是鋒利的刀具，曲線(xiàn)Ⅱ表示是磨鈍了的刀具。切削力的差異ΔF是反映刀具實(shí)際磨損的標(biāo)志。如果Ⅰ切削力突然上升或突然下降，可能預(yù)示刀具的折斷。

圖1 切削力圖   

圖2所示為根據(jù)切削力的變化判別刀具磨損和破損的系統(tǒng)原理圖。

圖2 用切削力檢測(cè)刀具狀態(tài)框圖

當(dāng)?shù)毒咴谇邢鬟^(guò)程中磨損時(shí)，切削力會(huì)隨著增大，如果刀具崩刃或斷裂，切削力會(huì)劇減。在系統(tǒng)中，由于工件加工余量的不均勻等因素也會(huì)引起切削力的變化，為了避免誤判，取切削分力的比值和比值的變化率作為判別的特征量，即在線(xiàn)測(cè)量三個(gè)切削分力FX、FY和FZ 的相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)放大后輸入除法器，得到分力比FX/FZ和FY/FZ，再輸入微分器得到d（FX/FY）/dt和d（FY/FZ）/dt。將這些數(shù)據(jù)再輸入相應(yīng)的比較器中，與設(shè)定值進(jìn)行比較。這個(gè)設(shè)定值是經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)后得出的，說(shuō)明刀具尚能正常工作或已磨損或破損的閾值。當(dāng)各參量超過(guò)設(shè)定值時(shí)，比較器輸出高電平信號(hào)，這些信號(hào)輸入由邏輯電路構(gòu)成的判別器中，判別器根據(jù)輸入電平值的高低可得出是否磨損或破損的結(jié)論。測(cè)力傳感器（例如應(yīng)變片）安放在刀桿上測(cè)量效果最好，但由于刀具經(jīng)常需要更換，結(jié)構(gòu)上難以實(shí)現(xiàn)。因此，將測(cè)力傳感器安放在主軸前端軸承外圈上，一方面不受換刀的影響；另一方面此處離刀具切削工件處較近，這對(duì)直接監(jiān)測(cè)切削力的變化比較敏感，測(cè)量過(guò)程是連續(xù)的。這種檢測(cè)方法實(shí)時(shí)性較好，具有一定的抗干擾能力，但需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定刀具磨損及破損的閾值。