[发明专利]一种铣削刀具磨损状态检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种铣削刀具磨损状态检测系统及方法，所述系统包括包括传声器、三向力测力仪及数据处理模块；所述传声器，用于检测刀具加工工件时的音频信号，并将所述音频信号传送至所述数据处理模块；所述三向力测力仪，用于采集刀具加工工件产生的切削力信息，并将所述切削力信息传送至所述数据处理模块；所述数据处理模块，用于接收所述音频信号及切削力信息，并根据所述音频信号及切削力信息确定刀具磨损状态。实现了对铣削加工中刀具磨损状态准确的检测。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种铣削刀具磨损状态检测系统及方法。

背景技术

刀具在机加工产品的加工精度、表面质量等方面起着非常关键的作用。在机加工时，如果未能及时更换已磨损的刀具，将会严重影响产品质量，降低生产效率，甚至会损坏机床。据统计，机床配置刀具监测系统可以减少75％的故障停机时间，提高50％以上的机床利用率。所以一套可靠高效的刀具磨损状态监测系统显得非常重要。

刀磨损状态的监测方法分为直接检测和间接监测2种方法，直接检测法需要停机、卸下刀具进行检测。间接监测法主要利用与铣刀磨损相关的特征，如切削力信号、电流信号、声发射信号等来间接实现对铣刀磨损状态的监测。间接监测方法虽然不占用生产时间，并且这些单方案方法也取得了一定的效果，但在世时过程中都存在一些问题。例如，切削力测量法在铣削条件发生改变时，可能会对刀具磨损状态做出错误判断。声发射信号测量法容易受到铣削环境中的切屑、冷却液、噪声等因素影响。在铣刀磨损状态监测中，现有技术不能准确地反映铣削加工中刀具磨损状态的变化。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种铣削刀具磨损状态检测系统及方法，用以解决现有技术不能准确地反映铣削加工中刀具磨损状态的变化的问题。

本发明提供了一种铣削刀具磨损状态检测系统，包括传声器、三向力测力仪及数据处理模块；

所述传声器，用于检测刀具加工工件时的音频信号，并将所述音频信号传送至所述数据处理模块；

所述三向力测力仪，用于采集刀具加工工件产生的切削力信息，并将所述切削力信息传送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，用于接收所述音频信号及切削力信息，并根据所述音频信号及切削力信息确定刀具磨损状态。

进一步地，所述数据处理模块根据所述音频信号及切削力信息确定刀具磨损状态，具体包括：所述数据处理模块判断两个时刻的音频信号的频率差值是否超过设定音频阈值，若否，则利用所述两个时刻的音频信号的频率确定刀具磨损状态，若是，则根据切削力信息确定磨损状态。

进一步地，所述数据处理模块根据切削力信息确定磨损状态，确定刀具磨损状态，具体包括：所述数据处理模块根据切削力的时域X向切削力均值，确定刀具磨损状态。

进一步地，所述数据处理模块根据切削力信息确定磨损状态，确定刀具磨损状态，具体包括：所述数据处理模块根据切削力的时域Y向切削力均值，确定刀具磨损状态。

进一步地，所述数据处理模块，根据切削力的时域X向切削力均值，确定刀具磨损状态，具体包括，若切削力的时域X向切削力均值不超过第一设定阈值时，刀具为初期磨损，否则判断切削力的时域X向切削力是否超过第二设定阈值，若否，则刀具为正常磨损，若是，则刀具为剧烈磨损；所述数据处理模块，根据切削力的时域Y向切削力均值，确定刀具磨损状态，具体包括，切削力的时域Y向切削力均值不超过第三设定阈值时，刀具为初期磨损，否则判断切削力的时域Y向切削力是否超过第四设定阈值，若否，则刀具为正常磨损，若是，则刀具为剧烈磨损。