宁波自主研发刀具状态监测系统

四、实现步骤信号采集：通过传感器采集刀具的振动、声音、温度等参数。信号处理：对采集到的信号进行预处理，如滤波、降噪等，以提高信号质量。特征提取：从处理后的信号中提取出能够表征刀具状态的特征参数，如均值、均方根、峰值等。模式识别：将提取的特征参数输入到模式识别算法中，建立刀具状态与特征参数之间的映射关系，实现刀具状态的在线监测。决策与控制：根据监测结果，控制系统自动调整切削参数或更换刀具，以保证加工过程的稳定性和高效性。刀具状态监测会测量机床主轴电机的电流或功率。随着刀具磨损，电机的负载会发生变化。宁波自主研发刀具状态监测系统

针对刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测的问题，提出一种通过通信技术获取机床内部数据，对当前的刀具磨损状态进行识别的方法。通过采集机床内部实时数据并将其与实际加工情景紧密结合，能直接反映当前的加工状态。将卷积神经网络用于构建刀具磨损状态识别模型，直接将采集到数据作为输入，得到了和传统方法精度近似的预测模型，模型在训练集和在线验证试验中的表现都符合预期。刀具磨损状态识别的方法在投入使用时还有一些问题有待解决：①现有数据是在相同的加工条件下测得的，而实际加工过程中，加工参数以及加工情景是不断变化的，因此需要在下一步的研究中，进行变参数试验，考虑加工参数对于刀具磨损的影响，并针对常用的一些加工场景，建立不同的模型库。变换加工场景时，通过获取当前场景，及时匹配相应的预测模型即可。②本研究中的模型是一个固定的模型。今后需要根据实时的信号以及已知的磨损状态，对模型进行实时更新，从而在实时监测过程中实现自学习，不断提升模型的精度和预测效果。盈蓓德科技-刀具状态监测系统。南通基于振动分析的刀具状态监测介绍刀具状态监测系统采集到的数据可能存在噪声、缺失值或异常值，影响模型的训练和预测准确性。

一）汽车制造行业在汽车发动机缸体、缸盖等零部件的加工中，采用刀具状态监测技术可以实时监测刀具的磨损情况，及时更换刀具，保证加工质量和生产效率。例如，某汽车制造企业通过安装切削力传感器和振动传感器，对发动机缸体加工过程中的刀具状态进行监测，刀具更换次数减少了30%，生产效率提高了15%。（二）航空航天制造行业航空航天零部件的加工精度要求极高，刀具的状态对加工质量影响巨大。通过刀具状态监测技术，可以有效地保证零件的加工精度和可靠性。例如，在飞机机翼的加工中，利用声发射传感器和温度传感器对刀具状态进行监测，成功避免了因刀具破损而导致的零件报废。（三）模具制造行业模具制造中经常使用复杂形状的刀具，刀具的磨损和破损难以直观判断。采用刀具状态监测技术可以及时发现刀具的异常，提高模具的加工质量和使用寿命。例如，某模具制造企业通过安装图像传感器对刀具的刃口进行实时监测，模具的加工精度提高了20%，模具的使用寿命延长了30%。

在现代机械加工和制造领域，刀具状态监测具有至关重要的意义。首先，它有助于提高加工质量。刀具在长时间使用后会出现磨损、破损等情况，如果不及时监测，可能导致加工出来的零件尺寸偏差、表面粗糙度不符合要求，影响产品的精度和质量。例如，在精密仪器制造中，刀具的微小磨损可能会使零件无法达到所需的精度标准。其次，能够有效提高生产效率。通过实时监测刀具状态，可以提前预知刀具需要更换或维护的时间，避免因刀具突然损坏而造成的生产中断。以汽车生产线为例，如果在加工关键部件时刀具出现故障，会导致整个生产线的停滞，造成巨大的时间和经济损失。再者，降低生产成本。及时更换磨损严重的刀具可以避免过度使用造成的能源浪费，同时减少废品的产生。此外，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。总之，刀具状态监测对于提高加工质量、生产效率，降低成本和保障安全都具有不可忽视的必要性。刀具状态监测 系统需要对采集到的数据进行清洗和去噪，去除冗余和无效的数据，减少数据量。

刀具状态监测的重要性（一）保证加工质量刀具的磨损和破损会导致切削力的变化、切削温度的升高以及加工表面粗糙度的增加。通过实时监测刀具状态，可以及时调整加工参数或更换刀具，从而保证加工零件的尺寸精度、形状精度和表面质量。（二）提高生产效率及时发现刀具的磨损和破损，避免因刀具失效而导致的生产中断和机床停机时间的增加，能够有效地提高机床的利用率和生产效率。（三）降低生产成本通过合理地监测刀具状态，可以延长刀具的使用寿命，减少刀具的更换次数，降低刀具的采购成本。同时，避免因刀具失效而造成的废品和返工，也能够降低生产成本。刀具状态监测检测刀具在切削中产生的声发射信号。刀具的磨损、裂纹等会使声发射信号。常州机床刀具状态监测设备

刀具状态监测系统可以提前预知刀具需要更换或维护的时间，避免因刀具突然损坏而造成的生产中断。宁波自主研发刀具状态监测系统

刀具状态监测中触觉检查方法：在确保安全的前提下，用手指轻轻触摸刀具的切削刃和其他重要部位，感受是否有异常的粗糙感、缺口或损伤。优点：无需额外设备，直接通过触摸就能发现刀具表面的一些缺陷和问题。缺点：无法检测到肉眼和触感难以察觉的细微缺陷，容易受人为主观判断影响。显微镜观察方法：使用**的刀具显微镜或电子显微镜，将刀具放置在显微镜下进行观察，逐步调整放大倍率，仔细检查刀具的细微结构。优点：能够发现肉眼无法察觉的微小缺陷和裂纹，提高刀具检测的精度。缺点：需要专业设备和操作技能，检测速度较慢，成本较高。表面粗糙度测量方法：使用表面粗糙度仪测量刀具表面的粗糙度，量化刀具表面的光滑度和微观纹理。优点：可以量化刀具表面的粗糙度，提供具体的数值进行对比分析。缺点：需要专业的测量设备，操作相对复杂，设备成本较高。宁波自主研发刀具状态监测系统