[发明专利]一种电流信号监测刀具磨损的方法

说明书

本发明为一种电流信号监测刀具磨损的方法。电流信号监测机床刀具磨损的装置包括传感器、变频器、数据采集装置、工业控制计算机，变频器输入侧U、V、W三项分别布置一个传感器，输出侧分别与机床的主轴伺服电机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机连接，传感器与数据采集装置连接，数据采集装置与工业控制计算机连接，用于处理收集到的电信号。电流信号监测机床刀具磨损的方法，采集变频器输入端U、V、W三相的电流信号，对电流信号平均有效值进行时域分析、频域分析或时频域分析，将其与标准幅值进行比较得到刀具磨损的状态。本发明确保刀具处于合理状态，并及时预警，保证高效的换刀策略，提高生产效率。

技术领域

本发明属于数控机床加工监测领域，具体公开了一种电流信号监测刀具磨损的方法。

背景技术

在我国制造业发展过程中，越来越多的工业生产需要应用机床，有些行业甚至会依赖机床。实际的生产系统是由各个环节相互耦合而成，所以若要整个系统稳定运行，各个环节都有举足轻重的作用，如果其中一个环节发生问题，可能会导致真个系统都无法正常运转，甚至可能是整个生产链发生中断。在机床金属切削加工中由于各种因素如毛坯质量、刀具等影响，加工得到的产品质量也会参差不齐，这样对整体产品质量控制非常不利。如今的加工，更加强调的是自动化加工，在此过程中，集成化的程度较高，因此，需要掌控整个加工过程。对于数控机床而言，加工精度通常都较高，而且高端机床的可靠性非常好，但是数控机床的加工质量好坏很大程度上要依赖于机床所使用的加工刀具质量的好坏。因此，刀具是影响整个切削过程的主要因素之一。

在数控机床的实际加工过程中，需要对刀具状态进行实时监控，确保加工中刀具处于合理的状态,并在需要更换刀具的时候及时预警保证高效的换刀策略，从而使整个加工过程都处于高效状态。因此，有效的刀具监测技术，可以有效地提 高整个工件的生产效率，而且可以及时进行换刀，减少整个机床因换刀而停机的时间。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种电流信号监测刀具磨损的装置及方法，通过对电流信号进行分析处理、实现监测目的。降低劳动强度，提高劳动效率，实现有效监测。该装置及方法有方便、易操作、使用简单的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电流信号监测机床刀具磨损的装置，包括传感器、变频器、数据采集装置、工业控制计算机；所述变频器输入侧U、V、W三项分别布置一个所述传感器；所述变频器输出侧分别与机床的主轴伺服电机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机连接；所述传感器与数据采集装置连接，所述数据采集装置与所述工业控制计算机连接；所述工业控制计算机，用于处理收集到的电信号，根据所述的电流信号监测机床刀具磨损的装置，所述传感器为开环霍尔电流传感器，所述数据采集装置为数据采集卡。

一种电流信号监测机床刀具磨损的方法，包括以下步骤，（1）采集变频器输入端U、V、W三相的电流信号；（2）求解三相电流信号的平均有效值；（3）对电流信号平均有效值进行时域分析、频域分析或时频域分析；（4）求得电流信号平均有效值在时域、频域或时频域的密度幅值；（5）将其与标准幅值进行比较得到刀具磨损的状态，如果在小于标准幅值说明刀具状态好可以继续使用，如果大于标准幅值机器将停机报警。

根据所述的电流信号监测机床刀具磨损的方法，按以下方法计算三相电流信号的平均有效值：

对信号进行预处理，确定收集单相电的电流有效值：；

将单相电的电流有效值离散化：，其中i为电流，n为积分周期T内的采用点总数，T为采样周期；

确定三相电流有效值的平均值作为变频器输入侧电流的有效值：，其中为U相电流有效值，为V相电流有效值，为W相电流有效值。

根据所述的电流信号监测机床刀具磨损的方法，对电流信号平均有效值进行频域分析，利用db5小波对平均有效电流信号进行小波分解。