生产线上刀具破损监控系统的研制

1、刀具破损监控原理

在切削加工过程中，刀具发生破损，刀刃状态的改变会引起切削力矩发生变化，从而导致机床的主轴功率发生改变，机床主轴功率通过监控加工过程监控刀具状态，由于机床主轴功率对刀具破损较敏感，因此信号获取简单，有效避免切屑、振动等干扰，在生产中是比较理想的监控刀具破损的信号。

在批量加工生产中，由于加工工艺和加工参数没有发生变化，因此在进行批量加工的时候，数控机床的功率信号会有周期性的特点。根据这个特点可以获取数控机床功率信息，从而达到数控机床刀具破损监测目的。

2、刀具破损监控系统设计

刀具破损监控系统分为四个模块：信号采集模块、学习模块、在线监控模块和预警模块。这四部分的功能主要为：信息采集木块是采集监控系统需要用到的各种信息;学习木块是储存刀具加工的主轴功率数据。在线监控模块是为了检测刀具是否超出设定阈值;预警模块，是检测模块发现问题后的反馈。

3、刀具破损监控系统软件开发

对于自学刀具破损监控的原理和算法，一般会运用Visual C++ 或者SQL server来对刀具破损监控进行软件开发，实现了自动生产线上批量刀具破损的监控，该软件可实时对加工刀具破损进行监控。

该软件在学习过程中，需按照解析之后的数控加工代码加工一个标准零件，存储加工过程中的主轴功率数据，在整个数控代码的所有工步执行完之后完成学习过程。

在对阈值进行设定的时候，首先应该选择阈值的形式，一般有直线和曲线两种情况供选择。阈值的大小主要是根据学习曲线来进行指定的，曲线形式的阈值上限是学习样本中最大功率值的设定百分比加上当前每个时刻功率，阈值下限是学习样本中每个时刻的功率值减去最小功率的设定百分比。直线形式的阈值上限是学习样本中最大值加上最大功率值的设定百分比，阈值下限是学习样本中最小值减去最小功率的设定百分比。在完成学习后为工步设定不同的阈值大小。

随着该项技术的普及，开发的刀具破损监控系统已经应用在企业中，实践证明本系统监控效果良好运行可靠。