CN110421408B - 一种刀具磨损状态的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种刀具磨损状态的监测方法，包括以下步骤：学习阶段：采集正常刀具、待更换磨损刀具加工时主轴的驱动电机电流，分别形成基准电流曲线范围、极限电流曲线范围，分别经过分析处理，生成基准扭力特征曲线范围、极限扭力特征曲线范围；采集阶段：采集待监测刀具加工时主轴的驱动电机电流，形成待分析电流曲线；分析处理阶段：通过对待分析电流曲线进行处理，得到待分析扭力特征曲线；判断处理阶段：将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围、极限扭力特征曲线范围比较，当待监测刀具处于更换期时，刀具到达磨损极限，需要对其进行更换。当刀具磨损到达上限时，能够确保及时更换刀具，可延长刀具使用寿命，保证加工产品的质量。

Description

一种刀具磨损状态的监测方法
【技术领域】
本发明涉及数控机床刀具监测的技术领域，特别是一种刀具磨损状态的监测方法。
【背景技术】
刀具磨损是指刀具在正常的切削过程中，由于物理或化学的作用，使刀具原有的几何角度逐渐丧失。刀具的磨损、破损及其使用寿命对加工质量、生产效率和成本影响极大。因此，刀具磨损测量与评价对于指导工业生产，提高加工质量和效率，具有重要意义。
传统的刀具磨损状态的判定是通过刀具加工的数量进行判断认定的，当刀具加工量超过某一数量时，认定为刀具到达磨损极限，需要对刀具进行更换，但是此方法具有一定的不确定性，例如，出现刀具加工数量到达上限，而磨损未到达极限的现象；或是刀具加工未到达上限，而磨损严重无法及时更换，造成产品加工不合格的问题，因此提出一种刀具磨损状态的监测方法。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种刀具磨损状态的监测方法，能够提高刀具的使用寿命，提高加工产品的质量。
为实现上述目的，本发明提出了一种刀具磨损状态的监测方法，包括以下步骤：
S1.学习阶段：采集正常刀具加工时主轴的驱动电机电流，形成基准电流曲线范围，通过对基准电流曲线进行分析处理，生成基准扭力特征曲线范围；采集待更换磨损刀具加工时主轴的驱动电机电流，形成极限电流曲线范围，通过对极限电流曲线进行分析处理，生成极限扭力特征曲线范围；
S2.采集阶段：采集待监测刀具加工时主轴的驱动电机电流，形成待分析电流曲线；
S3.分析处理阶段：通过对待分析电流曲线进行处理，得到待分析扭力特征曲线；
S4.判断处理阶段：将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围、极限扭力特征曲线范围进行比较，判断待监测刀具的状态，即待监测刀具是处于正常期、磨损期或更换期，当待监测刀具处于更换期时，刀具到达磨损极限，需要对其进行更换，在刀具正常加工时，如出现崩刃或断刀，可以由分析实时监控曲线，发现异常曲线立即报警，并使设备停机，避免设备因崩刃或断刀而引起设备撞机，使设备主轴的寿命可以大大提高。
作为优选，所述步骤S1中，对基准电流曲线进行特征提取预处理，获取正常刀具加工时的电流信号段，并通过对正常刀具加工时的电流信号段进行处理，生成正常刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为基准扭力曲线范围。
作为优选，所述步骤S1中，对极限电流曲线进行特征提取预处理，获取待更换磨损刀具加工时的电流信号段，并通过对待更换磨损刀具加工时的电流信号段进行处理，生成待更换磨损刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为极限扭力曲线范围。
作为优选，所述步骤S1中，采集多组正常刀具加工时的电流曲线，生成基准电流曲线范围，采集多组待更换磨损刀具加工时的电流曲线，生成极限电流曲线范围。
作为优选，所述步骤S2中，多次采集待监测刀具加工时的电流曲线，生成待分析电流曲线。
作为优选，所述步骤S3中，对待分析电流曲线进行特征提取预处理，获取待监测刀具加工时的电流信号段，并通过对待监测刀具加工时的电流信号段进行处理，生成待监测刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为基准扭力曲线范围。
作为优选，所述步骤S4中，将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围进行比较，当待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围内时，待监测刀具是处于正常期；当待分析特征扭力曲线与极限扭力特征曲线范围内时，待监测刀具是处于更换期；否则，待监测刀具是处于异常。
本发明的有益效果：本发明通过监测刀具加工时，主轴的驱动电机电流，能够对刀具的使用状态进行判断，当刀具磨损到达上限时，确保及时更换刀具，能够延长刀具的使用寿命20-30％，保证加工产品的质量。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
【具体实施方式】
本发明一种刀具磨损状态的监测方法，包括以下步骤：
学习阶段：采集多组正常刀具加工时主轴的驱动电机电流，取均值形成基准电流曲线范围，对基准电流曲线进行特征提取预处理，获取正常刀具加工时的电流信号段，并通过对正常刀具加工时的电流信号段进行处理，生成正常刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为基准扭力曲线范围；多次采集待更换磨损刀具加工时主轴的驱动电机电流，取均值形成极限电流曲线范围，对极限电流曲线进行特征提取预处理，获取待更换磨损刀具加工时的电流信号段，并通过对待更换磨损刀具加工时的电流信号段进行处理，生成待更换磨损刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为极限扭力曲线范围；
采集阶段：采集待监测刀具加工时主轴的驱动电机电流，形成待分析电流曲线；
分析处理阶段：对待分析电流曲线进行特征提取预处理，获取待监测刀具加工时的电流信号段，并通过对待监测刀具加工时的电流信号段进行处理，生成待监测刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为基准扭力曲线范围
判断处理阶段：将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围、极限扭力特征曲线范围进行比较，判断待监测刀具的状态，将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围进行比较，当待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围内时，待监测刀具是处于正常期；当待分析特征扭力曲线与极限扭力特征曲线范围内时，待监测刀具是处于更换期；否则，待监测刀具是处于异常，在刀具正常加工时，如出现崩刃或断刀，可以由分析实时监控曲线，发现曲线出现骤升骤降状态的异常曲线立即报警，并使设备停机，避免设备因崩刃或断刀而引起设备撞机，使设备主轴的寿命可以大大提高。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种刀具磨损状态的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.学习阶段：采集多组正常刀具加工时主轴的驱动电机电流，取均值形成基准电流曲线范围，通过对基准电流曲线进行分析处理，生成基准扭力特征曲线范围；采集多组待更换磨损刀具加工时主轴的驱动电机电流，取均值形成极限电流曲线范围，通过对极限电流曲线进行分析处理，生成极限扭力特征曲线范围；
S2.采集阶段：采集多组待监测刀具加工时主轴的驱动电机电流，形成待分析电流曲线；
S3.分析处理阶段：通过对待分析电流曲线进行处理，得到待分析扭力特征曲线；
S4.判断处理阶段：将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围、极限扭力特征曲线范围进行比较，判断待监测刀具的状态，即待监测刀具是处于正常期、磨损期或更换期，当待监测刀具处于更换期时，刀具到达磨损极限，需要对其进行更换，在刀具正常加工时，如出现崩刃或断刀，由分析实时监控曲线，发现异常曲线立即报警，并使设备停机，避免设备因崩刃或断刀而引起设备撞机；
所述步骤S1中，对基准电流曲线进行特征提取预处理，获取正常刀具加工时的电流信号段，并通过对正常刀具加工时的电流信号段进行处理，生成正常刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为基准扭力曲线范围；对极限电流曲线进行特征提取预处理，获取待更换磨损刀具加工时的电流信号段，并通过对待更换磨损刀具加工时的电流信号段进行处理，生成待更换磨损刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为极限扭力曲线范围。
2.如权利要求1所述的一种刀具磨损状态的监测方法，其特征在于：所述步骤S3中，对待分析电流曲线进行特征提取预处理，获取待监测刀具加工时的电流信号段，并通过对待监测刀具加工时的电流信号段进行处理，生成待监测刀具切削时扭力的信号段，以切削时扭力的信号段作为基准扭力曲线范围。
3.如权利要求1所述的一种刀具磨损状态的监测方法，其特征在于：所述步骤S4中，将待分析特征扭力曲线与基准扭力特征曲线范围进行比较，当待分析特征扭力曲线于基准扭力特征曲线范围内时，待监测刀具是处于正常期；当待分析特征扭力曲线于极限扭力特征曲线范围内时，待监测刀具是处于更换期；否则，待监测刀具是处于异常。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111113150B (zh) * 2019-12-31 2021-11-19 北京航空航天大学 一种机床刀具状态的监控方法
CN111113151B (zh) * 2020-01-03 2021-05-07 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 一种双金属锯带锯切过程中的在线故障诊断方法及系统
CN111633467B (zh) * 2020-05-15 2021-07-16 大连理工大学 一种基于一维深度卷积自动编码器的刀具磨损状态监测方法
CN111694310A (zh) * 2020-06-28 2020-09-22 绍兴安迪自动化设备有限公司 一种智能数据采集分析系统及其方法
CN111948976B (zh) * 2020-07-31 2022-03-15 深圳吉兰丁智能科技有限公司 刀具状态监控方法、非易失性可读存储介质及电子设备
CN114571285B (zh) * 2022-03-07 2024-01-19 博世华域转向系统有限公司 智能识别挤压丝锥微崩刃的方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57158539A (en) * 1981-03-26 1982-09-30 Agency Of Ind Science & Technol Abnormal tool monitoring system
WO2007090536A1 (de) * 2006-02-03 2007-08-16 Comara Kg Verfahren zur werkzeugbruchkontrolle während der bearbeitung in werkzeugmaschinen
CN102091972A (zh) * 2010-12-28 2011-06-15 华中科技大学 一种数控机床刀具磨损监测方法
CN103249522A (zh) * 2010-12-09 2013-08-14 斗山英维高株式会社 机床的刀具损伤探测装置及刀具损伤探测方法
CN104551860A (zh) * 2013-10-11 2015-04-29 发那科株式会社 机床
CN106863008A (zh) * 2015-12-11 2017-06-20 周萍萍 一种基于图像分析的刀具监控方法及系统
CN108255131A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 发那科株式会社 机床、生产管理系统及预测和/或检测工具的寿命的方法
CN108788927A (zh) * 2018-06-19 2018-11-13 珠海格力智能装备有限公司 机床刀具的监控方法和装置
CN108857577A (zh) * 2018-08-31 2018-11-23 上海实极机器人自动化有限公司 刀具磨损状态监控方法及设备
CN109753923A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 晋西车轴股份有限公司 刀具磨损量的监测方法、系统、设备及计算机可读存储介质

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57158539A (en) * 1981-03-26 1982-09-30 Agency Of Ind Science & Technol Abnormal tool monitoring system
WO2007090536A1 (de) * 2006-02-03 2007-08-16 Comara Kg Verfahren zur werkzeugbruchkontrolle während der bearbeitung in werkzeugmaschinen
CN103249522A (zh) * 2010-12-09 2013-08-14 斗山英维高株式会社 机床的刀具损伤探测装置及刀具损伤探测方法
CN102091972A (zh) * 2010-12-28 2011-06-15 华中科技大学 一种数控机床刀具磨损监测方法
CN104551860A (zh) * 2013-10-11 2015-04-29 发那科株式会社 机床
CN106863008A (zh) * 2015-12-11 2017-06-20 周萍萍 一种基于图像分析的刀具监控方法及系统
CN108255131A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 发那科株式会社 机床、生产管理系统及预测和/或检测工具的寿命的方法
CN108788927A (zh) * 2018-06-19 2018-11-13 珠海格力智能装备有限公司 机床刀具的监控方法和装置
CN108857577A (zh) * 2018-08-31 2018-11-23 上海实极机器人自动化有限公司 刀具磨损状态监控方法及设备
CN109753923A (zh) * 2018-12-29 2019-05-14 晋西车轴股份有限公司 刀具磨损量的监测方法、系统、设备及计算机可读存储介质

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