[发明专利]一种刀具磨损检测方法

说明书

本发明公开了一种刀具磨损检测方法，包括如下步骤：(1)通过实验刀具测试建立磨损数据参照基准：高频采样实验刀具在全寿命加工过程中的主轴电流数据，对该高频电流数据进行下采样，获得抽样电流数据作为标准值；(2)采集实际加工刀具的磨损数据：将实验刀具更换为实际加工刀具，低频采样实际加工刀具加工过程中的主轴电流数据；(3)通过相似度确定实际加工刀具的磨损度：将步骤(2)中的低频电流与步骤(1)中的标准值进行对比，如二者的相似度达到预设的相似度阈值，则判定实际加工刀具的实时磨损度为与其相似的那个标准值。本发明可以在实际生产过程中用低采样频率采集电流信号，降低设备成本，且相似度阈值可以随实际情况作动态调整。

技术领域

本发明属于数据采集领域，具体涉及一种刀具磨损检测方法。

背景技术

现有的刀具磨损检测方法一般先对主轴电流、振动、切削力和声音等数据进行小波分析，然后将获得的对应特征值输入神经网络，经过训练得到一个精度相对较高的磨损检测模型。这种方法需要对大量数据进行训练，而且实际应用过程中需要进行大量的实时计算，同时需要昂贵的高频数据采集设备，设备综合成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，先对标准化的实验刀具的全寿命加工过程高频采集主轴电流数据作为标准值，再更换成待测刀具重新进行加工，采用低频采集方式获得主轴电流的低频采样数据；然后通过对比两种电流波形的相似度来寻找当前加工阶段电流值与实验刀具标准值的相似时间窗区域，如果波形相似，则待测刀具与实验刀具处于相同磨损阶段，据此确定待测刀具的实时磨损度。

为实现上述发明目的，本发明提供一种刀具磨损检测方法，包括如下步骤：

(1)通过实验刀具测试建立磨损数据参照基准：高频采样实验刀具在全寿命加工过程中的主轴电流数据，对该高频电流数据进行下采样，获得抽样电流数据作为标准值；(2)采集实际加工刀具的磨损数据：将实验刀具更换为实际加工刀具，低频采样实际加工刀具加工过程中的主轴电流数据；(3)通过相似度确定实际加工刀具的磨损度：将步骤(2)中的低频采样电流与步骤(1)中的标准值进行对比，如二者的相似度达到预设的相似度阈值，则判定实际加工刀具的实时磨损度为与其相似的那个标准值。

进一步地，所述步骤(1)中，采用多把实验刀具在同一机床主轴上轮流进行测试，标准值取多把实验刀具分别对应的抽样电流数据的均值。

进一步地，所述步骤(1)中，采用多把实验刀具在同一机床主轴上轮流进行测试，标准值取寿命最长的实验刀具对应的抽样电流数据。

进一步地，所述步骤(1)中，所述实验刀具的全寿命加工为加工至后刀面被磨损0.3mm。

进一步地，所述步骤(2)中，更换实际加工刀具过程中适于修改加工参数，并记录相应刀具的寿命和电流。

进一步地，所述加工参数至少包括进给量、背吃刀和转速三者之一。

进一步地，步骤(3)中所述相似度的计算公式为：

X＝∫x²(t)dt，Y＝∫y²(t)dt，Z＝∫x(t)y(t)dt；

；其中，x(t)为高频采样样本下采样的电流，X为高频采样电流x(t)时域下采样值的平方的积分，y(t)为实际生产过程中低频采集的电流，Y为实际生产过程中低频采集的电流y(t)平方的积分，Z为x(t)和y(t)积的积分，Pxy为相似度。/

进一步地，步骤(3)中所述相似度阈值通过多次所述步骤(1)的实验确定。

进一步地，步骤(3)中所述相似度阈值可调。

进一步地，步骤(3)所述相似度阈值的取值范围为0.7-1。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：