宁波新一代刀具状态监测应用

刀具状态监测系统在机械加工中扮演着至关重要的角色，其主要作用体现在以下几个方面：实时监测与预警：系统能够实时监测刀具的多种状态参数，如振动、温度、切削力等，通过数据分析及时发现刀具的异常或即将失效的迹象。这种实时监测功能使得操作人员能够在刀具性能下降或失效之前采取相应措施，避免加工过程中的故障和停机，从而提高生产效率和加工质量。提高加工精度：刀具的状态直接影响加工精度。通过监测系统，可以精确掌握刀具的磨损情况、几何尺寸变化等，从而及时调整切削参数或更换刀具，确保加工过程中的稳定性和一致性，提高加工精度和表面质量。延长刀具寿命：合理的刀具管理和维护是延长刀具寿命的关键。刀具状态监测系统能够指导操作人员根据刀具的实际状态进行维护和更换，避免过早更换或过度使用导致的浪费，从而有效降低生产成本。刀具状态监测系统保障生产安全，破损的刀具可能会飞出，对操作人员造成伤害。宁波新一代刀具状态监测应用

三、监测方法1. 直接法直接法是测量与刀具材料损失直接相关的变量，如刀具径向尺寸变动量、工件尺寸变化、后刀面磨损带宽度等。直接法主要有光学图像法、射线法、电阻法、接触法等。其中，光学法直观性强且精度高，但比较大的不足是不能实现在线实时检测，加工过程中的刀具状态变化不能及时被反映出来，具有一定局限性。2. 间接法间接法是测量切削加工过程中产生的与刀具状态相关的信号，如力、声发射、温度、声音、功率、振动等，从而间接分析得出刀具状态。间接法的关键在于找到合适的方法有效地从采集到的信号中提取出信号特征并加以分析以反映刀具状态。目前，研究较多的主要有切削力法、功率法、振动法和声发射法。宁波新一代刀具状态监测应用航空航天零部件的加工通常需要高精度和高可靠性的刀具。通过人工智能技术对刀具状态进行监测。

与制造系统的集成将刀具状态监测系统与制造执行系统（MES）、计算机辅助制造（CAM）系统等进行集成，实现制造过程中刀具管理的信息化和智能化，提高整个制造系统的效率和竞争力。七、结论刀具状态监测是现代制造领域中保障加工质量、提高生产效率、降低生产成本的重要手段。通过直接测量法、间接测量法以及基于人工智能的监测方法，可以有效地获取刀具的状态信息。随着多传感器融合、在线实时监测、智能化监测以及与制造系统集成等技术的不断发展，刀具状态监测将在制造业中发挥更加重要的作用，推动制造业向高质量、高效率、智能化的方向发展。

直接测量法是刀具状态监测中的一种重要手段，具有以下的优缺点：优点：直观性强直接对刀具的几何参数进行测量，能够直观地反映刀具的磨损和破损情况，结果清晰明确，易于理解。测量精度较高例如使用高精度的光学测量设备或接触式传感器，可以获取较为精确的刀具尺寸和形状数据。可针对性测量能够针对特定的刀具部位进行测量，如刀刃的磨损区域，从而提供更具体的状态信息。缺点：测量环境要求高以光学测量法为例，对环境的光照、灰尘等因素较为敏感，可能会影响测量的准确性。可能损伤刀具表面接触式测量法在测量过程中可能会与刀具表面产生接触，从而对刀具表面造成一定的损伤。测量效率较低特别是对于一些复杂形状的刀具，测量过程可能较为繁琐，耗费时间较长，难以实现在线实时监测。成本较高高精度的直接测量设备通常价格昂贵，增加了监测的成本投入。刀具状态监测系统利用 GPU 进行加速计算，同时优化监测频率，成功降低了计算成本，同时保证了监测的准确性。

智能监测技术随着大数据和人工智能技术的发展，深度学习等智能算法被引入刀具磨损监测领域。通过总结和分析切削过程中的信号特征，建立刀具磨损与信号特征之间的映射关系，实现刀具磨损的智能预测和剩余使用寿命的评估。这种方法能够更准确地预测刀具的磨损状态和剩余使用寿命，对满足高精度加工要求和提高自动化加工生产率具有重要意义。综上所述，刀具监测技术涵盖了传统监测方法、在线状态监测技术和智能监测技术等多种手段。在实际应用中，可以根据具体需求和条件选择合适的技术手段进行刀具监测和评估。刀具状态监测系统需要与现有机床设备的兼容性，能顺利集成到现有生产系统中，具备扩展性。绍兴自主研发刀具状态监测

刀具状态监测系统可以预测刀具的寿命，并及时进行刀具更换或维护，从而提高生产效率和产品质量。宁波新一代刀具状态监测应用

刀具监测主要采用人工检测、离线检测和在线检测三种策略。人工检查是指工人在加工过程中可以凭经验检查刀具的状态；离线检测是在加工前专门对刀具进行检测，预测其寿命，看是否能胜任当前的加工；在线检测又称实时检测，是在加工过程中对刀具进行实时检测，并根据检测结果做出相应的处理。目前刀具检测的算法有很多，有的是利用理论计算刀具上应力的变化来判断刀具的损伤.有的是利用时间序列分析来检测刀具,有的是利用神经网络技术来检测刀具。还有的是利用小波变换理论和神经网络技术来检测刀具,但都是以理论为主。考虑到刀具的塑性损伤在数控加工中很少发生，磨损对数控加工的安全性影响很小，并且可以通过离线检测进行加工，通过在线检测，可以判断微裂纹在当前载荷条件下是否会扩展。如果有可能扩大，我们认为载 荷是危险的，通过减少刀具的进给量来减少刀具上的载荷，以保证刀具的安全性。盈蓓德科技-刀具状态监测。宁波新一代刀具状态监测应用