[发明专利]一种车削刀具磨损状态监测系统

摘要

本发明公开了一种车削刀具磨损状态监测系统，包括信号采集系统和识别刀具磨损状态系统；信号采集系统包括温度采集系统和振动信号采集系统，温度采集系统采集刀具前刀面刀尖处的温度，振动信号采集系统采集刀具前刀面刀尖处所对应的刀柄的下表面处的三向振动信号；将信号采集系统采集到的信号经过预处理后获得刀具磨损状态的敏感特征并将上述敏感特征传递至训练好的识别刀具磨损状态系统中，识别刀具磨损系统判断出刀具的磨损状态。该系统简单适用，操作方便，并且使用的传感器比较通用、价格适中，易于组建试验系统，大大减少了监测成本，并能较为有效地识别刀具的磨损状态，减少刀具的浪费。

主权项

一种车削刀具磨损状态监测系统，其特征在于：包括信号采集系统和识别刀具磨损状态系统；所述信号采集系统包括温度采集系统和振动信号采集系统，所述温度采集系统通过红外测温仪采集刀具前刀面刀尖处的温度，所述振动信号采集系统通过三向加速度传感器采集刀具前刀面刀尖处所对应的刀柄的下表面处的三向振动信号，所述三向振动包括沿工件轴向进给方向的振动、沿工件径向的振动和沿工件切向的振动；将信号采集系统采集到的信号经过预处理后获得刀具磨损状态的敏感特征并将上述敏感特征传递至训练好的识别刀具磨损状态系统中，识别刀具磨损状态系统判断出刀具的磨损状态；所述识别刀具磨损状态系统的训练过程如下：步骤一、建立样本集，样本集中的每个样本均包含如下参数：刀具前刀面刀尖处的温度信号、三向振动信号以及车削三要素；将样本集划分为训练集和测试集；步骤二、按照下述方法进行预处理以获得敏感特征：将样本集中所有样本的温度信号进行时域分析，获得温度‑时间曲线和温度均方根随车床主轴转速曲线、温度均方根随进给速度曲线及温度均方根随车削深度曲线；将样本集中所有样本的三向振动信号进行时域和频域分析，获得三向振动加速度‑时间曲线、三向振动加速度幅频谱图以及三向振动加速度自功率谱图；步骤三、利用训练集对识别刀具磨损状态系统中的分类器进行训练；步骤四、利用步骤三中训练完成的分类器对测试集中的样本进行测试，根据敏感特征对测试集样本中的刀具状态进行预测并获得预测准确度。