En general, las fallas de las herramientas contribuyen alrededor del 7% al tiempo de inactividad de los centros de mecanizado.Y lo que es más grave, el fallo de la herramienta reducirá la calidad del mecanizado de las piezas e incluso dañará la máquina.Por lo tanto, el monitoreo del estado del desgaste de herramientas (TWCM) es una parte importante de la fabricación inteligente y ha sido un punto de investigación desde 1968.

TWCM se puede dividir en dos métodos según los tipos de sensores: método directo y método indirecto.El método directo emplea sensores de visión o láser.A pesar de su precisión y confiabilidad superiores, lograr en líneaen tiempo real escuchaEs un desafío, ya que los sensores son fácilmente interferidos por fluidos de corte, virutas y otros elementos inherentes al entorno de procesamiento.Por el contrario, el método indirecto es prometedor para las capacidades de monitoreo en línea en tiempo real, pero su aplicación práctica sigue siendo limitada a pesar de la abundancia de publicaciones académicas.

Un obstáculo clave es la selección de sensores de monitorización adecuados, como los que miden fuerza, vibración, temperatura y emisiones acústicas, que inevitablemente pueden alterar las condiciones naturales de procesamiento.El sensor de micrófono, que capta señales sonoras audibles, se ha convertido en una estrategia prometedora.Su potencial depende de mejorar su precisión a través de iniciativas de sistemas de eliminación de ruido y el desarrollo de algoritmos interpretables de toma de decisiones.

Recientemente, un equipo de científicos de fabricación inteligente dirigido por Guochao Li de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Jiangsu en China llevó a cabo la primera revisión sistemática del estado y la tendencia del monitoreo audible del desgaste de herramientas basado en sonidos.Este trabajo integral no solo sirve como un recurso valioso para investigadores y fabricantes al resumir las tendencias recientes, sino que también destaca cuatro direcciones de investigación prometedoras: el desarrollo de conjuntos de datos, sistemas de eliminación de ruido por iniciativa, técnicas especializadas de extracción de características y la creación de algoritmos interpretables de toma de decisiones..

el equipopublicadosu trabajo enRevista de ciencia y tecnología de fabricación avanzada.

"En este informe, hemos realizado una revisión del estado actual y la dirección futura del monitoreo del desgaste de herramientas centrada en el sonido audible, que abarca una década de publicaciones académicas", dijo Guochao Li, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Jiangsu.de Ciencia y Tecnología de China, quien es un experto en el campo del monitoreo del estado del desgaste de herramientas.

"Esto incluye un análisis en profundidad de las propiedades físicas y características del mecanizado de sonido audible, los mecanismos de generación del sonido audible de fresado y avances en tecnologías clave como la adquisición de señales,reducción de ruido, extracción de características y algoritmos de toma de decisiones, junto con áreas potenciales para futuras investigaciones".

"Creemos que nuestro trabajo podría promover significativamente la aplicación práctica del control del desgaste de herramientas", señaló Li Sun, profesor de la misma institución, que también se especializa en el control del proceso de mecanizado."El uso de sensores de micrófono para recopilar señales de sonido audibles presenta una estrategia prometedora debido a su estrecha correlación con el desgaste de las herramientas, eliminando la necesidad de sensores adicionales, facilidad de instalación, adaptabilidad en la medición y no interferencia con el entorno de procesamiento.

"Sin embargo, la precisión del monitoreo del estado del desgaste de las herramientas basado en señales sonoras audibles es actualmente insuficiente. Nuestro estudio ofrece información valiosa y las últimas tendencias a investigadores y fabricantes, lo que potencialmente facilita la aplicación más amplia del monitoreo del desgaste de las herramientas en escenarios prácticos".

El equipo de investigación también incluye contribuciones notables de Xinhang Shang, Lei Yang y Honggen Zhou de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Jiangsu en Zhenjiang, China, así como de Bofeng Fu de Shanxi Diesel Engine Heavy Industry Co., Ltd.en Xingping, China.

Más información:Guochao LI et al, Aplicación de señales sonoras audibles en el monitoreo del desgaste de herramientas: una revisión,Revista de ciencia y tecnología de fabricación avanzada(2024).DOI: 10.51393/j.jamst.2025003

Proporcionado porPrensa de la Universidad de Tsinghua