CN114995286A - 一种刀具负载监测方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及数控机床的技术领域，尤其是涉及一种刀具负载监测方法、系统及存储介质，其包括：控制端获取电机的运行模拟量数据；控制端根据运行模拟量数据得到负载百分比数据；控制端将负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较；若负载百分比数据大于预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制电机停止；若负载百分比数据小于或等于预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载正常，并控制电机保持工作。本申请具有实现对刀具负载的监测预警的效果。

Description

一种刀具负载监测方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及数控机床的技术领域，尤其是涉及一种刀具负载监测方法、系统及存储介质。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，数控机床能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并用代码话的数字表示，经运算处理后由数控装置发出何种控制信号，控制机床上的刀具等部件的动作，自动地将零件进行加工。

刀具在对工件进行处理时，因刀具会和高速旋转地工件进行接触以进行切削加工工作，这时刀具上会产生一定的负载，而负载又会影响到加工效果，如果负载较大，可能会导致刀具发生断裂、工件发生损坏等情况，而在对工件的加工过程中，对刀具负载的监测则能有效的判断加工进程是否会因刀具的负载情况而发生影响。

机床上的刀具负载有时会因为较大的负载而发生损坏，而相关技术中的车床无法对刀具的负载进行监测，使得刀具因较大负载而可能会收到损坏时无法进行预警停机，这会使得当刀具因负载过大而发生损坏时操作人员无法预知，而一直使用损坏的刀具进行连续加工，导致工件的加工受到影响，产生大量的不良品。

发明内容

为了实现对刀具负载的监测预警，本申请提供一种刀具负载监测方法、系统及存储介质。

第一方面，本申请提供的一种刀具负载监测方法，采用如下的技术方案：

一种刀具负载监测方法，包括：

控制端获取电机的运行模拟量数据；

所述控制端根据所述运行模拟量数据得到负载百分比数据；

所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较；

若所述负载百分比数据大于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制所述电机停止；

若所述负载百分比数据小于或等于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载正常，并控制所述电机保持工作。

在其中的一些实施例中，所述控制端根据所述运行模拟量数据得到负载百分比数据包括：

所述控制端将所述运行模拟量数据进行A/D转换，以得到运行数字量数据，所述运行数字量数据表征为所述电机的负载电流值；

根据，计算出所述运行数字量数据所关联的负载百分比数据，其中，A/D表征为运行数字量数据，IMAX表征为所述电机上的伺服放大器的最大电流，IC表征为电机低速旋转时的连续电流，K1、K2、K3皆为系数。

在其中的一些实施例中，所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据，所述上限值百分比数据包括预警百分比数据和报警百分比数据，所述预设的上限值百分比数据的设定方法包括：

所述控制端沿相同的时间间隔获取所述刀具切割试验工件时所述电机的负载百分比数据，所述试验工件定义为与当前批次待加工工件材质、大小相同的工件；

选取若干负载百分比数据中数值最大的负载百分比数据作为所述电机的最大理想负载百分比数据，并将所述最大理想负载百分比数据进行适当放大以得到预警百分比数据；

所述控制端将预设百分比数值加到所述预警百分比数据以得到相对应的报警百分比数据。

在其中的一些实施例中，若所述控制端沿相同的时间间隔获取到的所述电机的负载百分比数据中，最大值和最小值之间的差值大于等于预设的差值，则增大所述时间间隔的长度。

在其中的一些实施例中，所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较包括：

所述控制端沿相同的时间间隔对所述电机的负载百分比数据进行采集；

判断在预设的时间长度内的所有负载百分比数据是否皆大于所述预警百分比数据；

判断在预设的时间长度内的所有负载百分比数据是否皆大于所述报警百分比数据。

在其中的一些实施例中，若所述负载百分比数据大于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制所述电机停止包括以下步骤：

若在预设的时间长度内的所有负载百分比数据皆大于所述预警百分比数据，则满足预警条件，所述控制端发出预警信息，且所述控制端在所述刀具完成加工工作后控制所述电机停止；

若在预设的时间长度内的所有负载百分比数据皆大于所述报警百分比数据，则满足报警条件，所述控制端发出报警信息，且所述控制端立刻控制所述电机停止。

在其中的一些实施例中，还包括：

所述控制端将所述预警信息和报警信息发送至显示端，所述显示端将所述预警信息和报警信息进行显示；

所述显示端获取负载百分比数据和上限值百分比数据，并进行显示。

第二方面，本申请提供的一种刀具负载监测系统，采用如下的技术方案：

一种刀具负载监测系统，包括控制端，所述控制端用于获取电机的运行模拟量数据，并将所述运行模拟量数据转化成负载百分比数据，所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较，若所述负载百分比数据大于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制所述电机停止；若所述负载百分比数据小于或等于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载正常，并控制所述电机保持工作。

在其中的一些实施例中，还包括显示端，所述显示端用于对预警信息、报警信息、负载百分比数据和上限值百分比数据进行显示。

第三方面，本申请提供的一种计算机存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的刀具负载监测方法。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.不通过外挂式监测装置直接从电机的线缆上获取输出电流，而是先采集模拟量并将模拟量转化为数字量的方式，可以减小使用外挂式监测装置直接从电机的线缆上获取输出电流时产生的电流值波动，数据的获取更加稳定可靠，因为模拟量是一种连续变化的一串数字信号，较为稳定，且无需使用外挂式设备，而是直接从电机内部获取模拟量数据，方便快捷；

2.根据伺服轴的负载百分比数据与预警百分比数据进行比较，以判断刀具上的负载是否达到预警条件，若是，则发出预警；将负载百分比数据与报警百分比数据进行比较，以判断刀具上的负载是否达到报警条件，若是，则发出报警并关停电机，以此实现对刀具的负载监测，减少因刀具负载过大而导致加工不良工件且操作人员无法得知预警的情况。

附图说明

图1是本申请实施例的整体流程示意图；

图2是本申请实施例中将模拟量数据转化为负载百分比数据的流程示意图；

图3是本申请实施例中A/D转换的窗口指令示意图；

图4是本申请实施例中选取预警百分比数据和报警百分比数据时的流程示意图；

图5是本申请实施例中将判断负载百分比数据是否到达预警条件或报警条件的判断示意图；

图6是本申请另一个实施例中刀具负载监测系统的示意图。

具体实施方式

为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申请进行了描述和说明。然而，本领域的普通技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在一些情形下，为了避免不必要的描述使本申请的各方面变得晦涩难懂，对已经在较高的层次上描述了众所周知的方法、过程、系统、组件和/或电路将不作过多赘述。对于本领域的普通技术人员来说，显然可以对本申请所公开的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与本申请所要求保护的范围一致的最广泛范围。

除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。本申请所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在于对本申请的限制。如本申请所使用的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块（单元）的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块（单元），而可包括未列出的步骤或模块（单元），或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块（单元）。

在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。

本申请所涉及的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”是一种用于按级别区分不同级别的不同组件、元件、零件、部件、装配件、或功能的一种方法。这些术语可以被其他能够达到相同目的的表达替换。通常，本申请涉及的“模块”、“单元”或“块”是指硬件或者固件中体现的逻辑或软件指令的集合。本申请描述的“模块”、“单元”或“块”可以作为软件和/或硬件实现，并且在作为软件实现的情形下，他们可以被存储在任何类型的非易失性计算机可读存储介质或存储设备中。

在一些实施例中，软件模块/单元/块可以被编译并被链接到可执行程序中。将意识到，软件模块可以是可从其他模块/单元/块或从其自身调用的，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。配置为在计算设备上执行的软件模块/单元/块可以设置在计算机可读存储介质上，例如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘、或任何其他有形媒体，或作为数字下载（并且可以最初以压缩或可安装的格式存储，该格式需要在执行之前进行安装、解压或解密）。这样的软件代码可以部分地或全部地存储在正在执行的计算设备的存储设备上，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以被嵌入到固件，例如EPROM中。还将意识到，硬件模块/单元/块可以被包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以被包括在可编程单元中，例如可编程门阵列或处理器。本文描述的模块/单元/块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/块，还可以以硬件或固件来表示。通常，本文描述的模块/单元/块，它们可以与其他模块/单元/块组合，或者尽管它们是物理组织或存储的，但也可以被划分为子模块/子单元/子块。该描述可以适用于系统、引擎或其一部分。

将理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在其它单元、引擎、模块或块上，与其连接或耦合或与之通信，或者可以存在中间单元、引擎、模块或块，除非上下文另有明确说明。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

以下结合附图X-X对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种刀具负载监测方法。

如图1所示，一种刀具负载监测方法包括：

S100，控制端获取电机的运行模拟量数据。

其中，控制端是从伺服电机的伺服轴上获取模拟量信号，其中在获取模拟量信号前，因伺服轴具有X、Y、Z三个方向，故操作人员需要根据不同的刀具、不同的工况对伺服轴的方向进行选定，如需要使用车刀进行加工时，Z轴方向的径向力的影响因素较大，则操作人员设定Z轴为模拟量采样方向，而控制端采集Z轴方向的模拟量数据；若需要使用镗刀进行加工，则X轴的轴向力的影响因素较大，则操作人员设定X轴为模拟量采样方向，而控制端采集X轴方向的模拟量数据。

S200，控制端根据运行模拟量数据得到负载百分比数据。

如图1和图2所示，S210，控制端将运行模拟量数据进行A/D转换，以得到运行数字量数据。

如图2和图3所示，将模拟量通过A/D转换以得到数字量，此时的数字量数据为电机伺服轴的输出电流值。

S220，根据负载百分比%，计算出运行数字量数据所关联的负载百分比数据。

其中，A/D表征为运行数字量数据，IMAX表征为电机上的伺服放大器的最大电流，IC表征为电机低速旋转时的连续电流，K1、K2、K3皆为系数，在本实施例中，K1=100，K2=6554，K3=。其中的IMAX和IC的数值可以通过对电机的前期试运行进行采集。

相关技术中，是通过外挂式监测装置直接从电机的线缆上获取输出电流，而输出电流这种数字量是断续式的一串数字信号，其具有较大的波动性，因为它不能连续变化只能一字一字的跳动。它们的变化在时间上是不连续的，总是发生在一系列离散的瞬间。同时，它们数值大小和每次的增减变化都是某一个最小数量单位的整数倍，

采用使用先采集模拟量并将模拟量转化为数字量的方式，可以减小使用外挂式监测装置直接从电机的线缆上获取输出电流时产生的电流值波动，数据的获取更加稳定可靠，因为模拟量是一种连续变化的一串数字信号，较为稳定，且无需使用外挂式设备，而是直接从电机内部获取模拟量数据，方便快捷。

S300，控制端将负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较。

预设的上限值百分比数据包括预警百分比数据和报警百分比数据，预设过程是控制端自行完成的。在对待加工工件进行加工前，会进行试跑工作，也就是对一批工件进行加工前，会先对与这一批待加工工件材质、大小相同的工件进行加工试验，此工件定义为试验工件。

如图1和4所示，如图因工件材质的不同和刀具的不同，电机伺服轴输出的模拟量必定是不同的，故电机伺服轴的输出负载量也是不同的，所以在对一批工件进行加工前，都需要使用对试验工件的试跑以获取预设的上限值百分比数据，具体的步骤如下：

S310，控制端沿相同的时间间隔获取刀具切割试验工件时电机的负载百分比数据。

在本实施例中，时间间隔为0.2S，也就是控制端每0.2S获取一次电机的运行模拟量数据，并转化为负载百分比数据。在试验工件加工结束后，会获得若干点值组成的类曲线数据。

每当进行一轮的工件加工前，都需要通过试跑获取电机的负载百分比数据，并将这些数据进行存储。

当一个机床系统中存在多个刀具和与多个刀具相对应的电机时，每个刀具都对应有一个待加工的工作任务，控制端可以同时对多个刀具所对应的试验工件进行试跑工作。

S320，选取若干负载百分比数据中数值最大的负载百分比数据作为电机的最大理想负载百分比数据，并将最大理想负载百分比数据进行适当方法以得到预警百分比数据。

当控制端每隔0.2S获取负载百分比数据，在试验工件的整个加工过程中会得到若干个负载百分比数据，如加工A工件（A工件为试验工件）需要30S，则一共会获取到150个负载百分比数据，控制端会在这150个负载百分比数据选取一个最大值作为电机的最大理想百分比数据，并将最大理想百分比数据作为参考值。

如加工A工件时，监测到的负载百分比数据在32%-37%之间，那么就将37%作为最大理想百分比数据，也就是参考值。

最大理想百分比数据意为，该刀具在对A工件进行加工时，伺服轴上的最大负载百分比为37%，当该刀具在加工与A工件相同材质、相同大小的工件时，最大负载百分比应该与37%的参考值是相似的，否则可能是刀具的负载出现了问题。

但是在实际操作中，加工工件时，负载大小必定会出现一定合理程度上的波动，因为刀具存在隐性的磨损，且就算是相同材质、相同大小的工件，其还是会有微小的差别，故需要在参考值的基础上加上一定的允许浮动量，并以此作为进行预警的百分比数据，故在最大理想负载百分比数据上进行适当的放大以得到预警百分比数据。

且根据待加工工件的材质不同，放大量也是存在差异的，如加工铜等较软材质金属时，放大量较小，可以放大5%左右，如加工不锈钢等硬度较大的金属时，放大量适当增大，可以放大10%左右，具体的放大量选取可以通过工况和历史加工数据进行预设调整。

S330，控制端将预设百分比数据加到预警百分比数据以得到相对应的报警百分比数据。

如图1和4所示，在预警百分比数据的基础上加上预设的百分比数据，也就是再次放大以得到报警百分比数据，报警的异常程度大于预警的异常程度。一般情况下，预警百分比数据比最大理想负载百分比数据大5%-10%，而报警百分比数据比预警百分比数据大5%-10%左右。

举例来说，若测得参考量为30%时，预警百分比数据设定为40%，报警百分比数据设定为50%。

有时在对试验工件进行试跑并进行最大负载百分比数据监测时，可能会因为受到波动而记录一些不良数据，且不良数据会使得参考值也就是若干负载百分比数据存在较大的起伏误差，导致最大理想百分比数据较大，而为了减少这种情况的发生，包括以下步骤：

若控制端沿相同的时间间隔获取到的若干电机的负载百分比数据中，最大值和最小值之间的差值大于等于预设的差值，则增大间隔时间的长度。

如预设的差值为5%，加工试验工件后得到的负载百分比数据最大值为34%，最小值为27%，最大值和最小值之间的差值为7%，那么就大于预设的5%的差值，那么就认定可能存在不良数据，此时将原本为0.2S的时间间隔增大为0.4S的时间间隔，通过提高采集的时间间隔来减少采集到不良数据的概率。

如加工试验工件需要30S，通过原本的0.2S的时间间隔进行采集时会采集到150个点值，而如果这150个值的最大值和最小值之间的差值大于5%，那么150个值中很可能参杂了一些不良数据，这时将时间间隔延长至0.4S，这样在30S的加工时间内就会采集到75个点值，通过延长间隔，减小采样的数量以减少采样到不良数据的可能性，提高精度。

如图1和图5所示，通过试验工件获取到参考值、预警百分比数据和报警百分比数据后边开始进行监测比较预警的工作，具体包括：

S340，控制端沿相同的时间间隔对电机的负载百分比数据进行采集。

刀具开始对待加工工件进行加工，并沿相同的时间间隔对电机的负载百分比数据进行采集，这里对待加工工件进行加工时取得的时间间隔与试跑阶段的时间间隔相同，如试跑阶段选择0.2S的时间间隔，则正式加工时也选择0.2S的时间间隔，如试跑阶段选择0.4S的时间间隔，则正式加工时也选择0.4S的时间间隔。

S350，判断在预设的时间长度内的所有负载百分比数据是否皆大于预警百分比数据。

预设时间长度可以通过工况进行适当调节，如设置预设时间长度为1S，则在0.2S的时间间隔内，共可以采集5个负载百分比数据，判断这5个数据是否都大于预警百分比数据，并根据判断结果确认是否需要发出预警。

其中控制端对负载百分比数据和预警百分比数据的比较时间为8毫秒，对比响应延迟时间为50毫秒到200毫秒之间，可以通过人工调整。

S360.判断在预设的时间长度内的所有负载百分比数据是否皆大于报警百分比数据。

同样的，如设置预设时间长度为1S，则在0.2S的时间间隔内，共可以采集5个负载百分比数据，判断这5个数据是否都大于报警百分比数据，并根据判断结果确认是否需要发出报警。

S400，若负载百分比数据大于预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制电机停止。

S410，若在预设的时间长度内的所有负载百分比数据皆大于预警百分比数据，则满足预警条件，控制端发出预警信息，且控制端在刀具完成加工工作后控制电机停止。

若在预设的时间长度内，如1S，监测到的所有负载百分比数据都大于预警百分比数据，那么就会进行预警，而发生预警时的负载百分比数据并没有非常严重，所以为了保证加工工作的持续性，在发生预警时不会对电机进行截停，而是会让电机继续带着刀具完成这件工件的加工工作，当前工件的加工程序走完后，也就是当前工件的加工工作完成后，会发生截停，而不会继续对下一件工件进行加工。

如设定的预警百分比数据定为50%，在加工之前200件工件时，电机的最大负载百分比数据为45%，而后续在进行加工时，负载变为52%，这时便超过了50%的预警百分比数据，这时对当前加工的工件进行加工后，电机停机，操作人员可以更换刀具，再次观察更换刀具后的负载值是否小于了预警百分比数据。

S420，若在预设的时间长度内的所有负载百分比数据皆大于报警百分比数据，则满足报警条件，控制端发出报警信息，控制器控制电机停止。

若在预设的时间长度内，如1S，所有负载百分比数据都大于了报警百分比数据，那么确定刀具的负载达到了报警条件，也就是说刀具上的负载已经超过了其能承受的最大值，这时刀具很容易出现断裂、破损的情况，需要马上对电机进行截停，以暂停对工件的加工，因为发生破损的刀具加工的工件必定是不良成品。

故在达到报警条件时，控制端马上对电机进行停机，避免后续的加工影响，同时发出报警信息以提醒操作人员进行检查、维修或更换刀具。

且需要理解的是，当刀具经过长时间的加工后，必定会产生一定的磨损，而磨损的程度会对电机的负载百分比数据产生影响，磨损越大，负载百分比数据必定是随之增大。

而当达到预警条件或报警条件时，控制端会发出相应的预警信息或报警信息，而为了较为清楚地传达至操作人员处，还包括：

S430，控制端将预警信息和报警信息发送至显示端，显示端将预警信息和报警信息进行显示。

S431，显示端获取负载百分比数据和上限值百分比数据，并进行显示。

显示端为一显示界面，其可以对预警信息、报警信息进行显示，显示形式包括声音、画面等，以提高预警和报警的提示效果，方便操作人员及时得到预警或报警提示。

同时，对负载百分比数据和上限值百分比数据（预警百分比数据、报警百分比数据）进行显示，显示方式是将百分比数据通过数字形式显示在界面上，如参考值为30%，预警百分比数据为40%，报警百分比数据为50%，现在的负载百分比数据为38%。

同时可能有多个刀具同时进行加工，这时可以提前对各个刀具所对应的电机进行编号，并将多个编号与其相对应的百分比数据全部在界面上进行同时显示。

S500，若负载百分比数据小于或等于预设的上限值百分比数据，则却确定刀具负载正常，并控制电机保持工作。

有时在遇到极端情况时，电机会发生断电，如停电等状况，这时在恢复电力后，控制端上存储的最大的负载百分比数据（参考值）的数值会进行清零，而预警百分比数据和报警百分比数据的大小则不会清零，而是一直会维持之前的数值，而进行完当前工件的加工后，在对下一批次的工件进行加工时会采用上循环中刀具的最大负载百分比数据。

如图1和图6所示，另一个实施例还公开了一种刀具负载监测系统，包括控制端。控制端用于获取电机的运行模拟量数据，并将运行模拟量数据转化成负载百分比数据，控制端将负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较，若负载百分比数据大于预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制电机停止；若负载百分比数据小于或等于预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载正常，并控制电机保持工作。

控制端在本实施例中选用的是FANUC LADDER，FANUC LADDER是一款用于编写机床的梯形图的编程软件，能够有效地进行管理，改变机器设备的工作效率。此软件可以通过内嵌以太网与电脑相连，线上上传、下载PMC相关文件，操作人员可以编写机床的控制梯形图PMC程序，也可以将机床里的梯形图导入到电脑上阅读，实现电脑端切换监视PMC信号状态和梯形图编辑状态，更加方便的进行PMC调试，还可以在pc端新建PMC或者编辑现有PMC，灵活地进行梯形图的修改和完善。

以此将PMC作为底层控制，数据处理效率更高，且操作人员仅需通过FANUC LADDER上追加M编码指定监视范围，使用操作较简单。

还包括显示端，显示端用于对预警信息、报警信息、负载百分比数据和上限值百分比数据进行显示，同时操作人员还可以通过显示端对控制端的数据进行修改设定。

显示端为FANUC PICTURE，FANUC PICTURE在普通的CNC（16i/18i/21i/0i/30i/31i/32i）系统上运行，开发环境在通用PC机上，即将FANUC PICTURE装在运行于Windows系统的PC机上，开发所需的HMI画面，编译后将执行文件传入CNC的Flash ROM中存储，在CNC上运行，CNC开机后即显示用户自己开发的画面。CNC所用的显示器就是普通的无PC机功能的LCD（10.4” 或15”）。可用触摸屏或非触摸屏，可以设置一些常用参数修改、报警信息提示等，更加方便的对机床的故障进行维护。

在另一个实施例中，还包括一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的刀具负载监测方法。

实施原理为：

控制端在试跑阶段获取到刀具切割试验工件时的最大理想负载百分比数据，并转化为相应的预警百分比数据和报警百分比数据；

控制端通过将模拟量数据转化为数字量数据并经过计算转化为负载百分比数据，并将负载百分比数据在一定时间端内沿相同的时间间隔与预警百分比数据和报警百分比数据进行比较；

当负载百分比数据大于预警百分比数据时，发出预警，并在加工完当前工件后控制电机发生停止；

当负载百分比数据大于报警百分比数据时，发出报警，并立刻控制电机发生停止；

以此实现对刀具负载的有效高精度监测，减少因刀具负载过大而对加工效果产生的影响。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刀具负载监测方法，其特征在于，包括：

控制端获取电机的运行模拟量数据；

所述控制端根据所述运行模拟量数据得到负载百分比数据；

所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较；

若所述负载百分比数据大于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制所述电机停止；

若所述负载百分比数据小于或等于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载正常，并控制所述电机保持工作。

2.根据权利要求1所述的一种刀具负载监测方法，其特征在于：所述控制端根据所述运行模拟量数据得到负载百分比数据包括：

所述控制端将所述运行模拟量数据进行A/D转换，以得到运行数字量数据，所述运行数字量数据表征为所述电机的负载电流值；

根据，计算出所述运行数字量数据所关联的负载百分比数据，其中，A/D表征为运行数字量数据，IMAX表征为所述电机上的伺服放大器的最大电流，IC表征为电机低速旋转时的连续电流，K1、K2、K3皆为系数。

3.根据权利要求2所述的一种刀具负载监测方法，其特征在于：所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据，所述上限值百分比数据包括预警百分比数据和报警百分比数据，所述预设的上限值百分比数据的设定方法包括：

所述控制端沿相同的时间间隔获取所述刀具切割试验工件时所述电机的负载百分比数据，所述试验工件定义为与当前批次待加工工件材质、大小相同的工件；

选取若干负载百分比数据中数值最大的负载百分比数据作为所述电机的最大理想负载百分比数据，并将所述最大理想负载百分比数据进行适当放大以得到预警百分比数据；

所述控制端将预设百分比数值加到所述预警百分比数据以得到相对应的报警百分比数据。

4.根据权利要求3所述的一种刀具负载监测方法，其特征在于：若所述控制端沿相同的时间间隔获取到的所述电机的负载百分比数据中，最大值和最小值之间的差值大于等于预设的差值，则增大所述时间间隔的长度。

5.根据权利要求4所述的一种刀具负载监测方法，其特征在于：所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较包括：

所述控制端沿相同的时间间隔对所述电机的负载百分比数据进行采集；

判断在预设的时间长度内的所有负载百分比数据是否皆大于所述预警百分比数据；

判断在预设的时间长度内的所有负载百分比数据是否皆大于所述报警百分比数据。

6.根据权利要求5所述的的一种刀具负载监测方法，其特征在于：若所述负载百分比数据大于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制所述电机停止包括以下步骤：

若在预设的时间长度内的所有负载百分比数据皆大于所述预警百分比数据，则满足预警条件，所述控制端发出预警信息，且所述控制端在所述刀具完成加工工作后控制所述电机停止；

若在预设的时间长度内的所有负载百分比数据皆大于所述报警百分比数据，则满足报警条件，所述控制端发出报警信息，且所述控制端立刻控制所述电机停止。

7.根据权利要求6所述的一种刀具负载监测方法，其特征在于，还包括：

所述控制端将所述预警信息和报警信息发送至显示端，所述显示端将所述预警信息和报警信息进行显示；

所述显示端获取负载百分比数据和上限值百分比数据，并进行显示。

8.一种刀具负载监测系统，其特征在于：包括控制端，所述控制端用于获取电机的运行模拟量数据，并将所述运行模拟量数据转化成负载百分比数据，所述控制端将所述负载百分比数据与预设的上限值百分比数据进行比较，若所述负载百分比数据大于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载异常，并控制所述电机停止；若所述负载百分比数据小于或等于所述预设的上限值百分比数据，则确定刀具负载正常，并控制所述电机保持工作。

9.根据权利要求8所述的一种刀具负载监测系统，其特征在于：还包括显示端，所述显示端用于对预警信息、报警信息、负载百分比数据和上限值百分比数据进行显示。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的刀具负载监测方法。

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