[发明专利]一种基于机床主轴功率信号的刀具破损预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具破损预警系统，特别是关于一种基于机床主轴功率信号的刀具破损预警系统。

背景技术

数控生产线是大批量定制模式的有力支撑，可提高企业的市场反应能力，业已获得广泛应用。而刀具又是数控生产线上关乎产品质量和成本的重要因素。如刀具破损未能及时发现，可能导致后续加工产品的批量报废，为企业带来重大经济损失。因此，生产线工程运维人员需要定期人工查验各加工设备的刀具使用情况，工作量大且效率低，并导致刀具寿命估计偏保守，又进一步造成生产成本的无谓增加。

刀具破损预警技术可以通过提前或同步发现刀具失效状态，可触发机床自动换刀，并报警通知运维人员及时修复，能够有效提高产线运维管理的自动化程度，提高产线开动率，降低产线运维成本，受到制造企业的普遍欢迎。

近几十年内，国内外学者和工程技术人员针对刀具破损预警技术进行了大量的研究，理论上涉及时频域分析、数值微分、人工智能等手段，技术上涉及声发射、振动、功率传感器等物联网技术。但是，上述研究成果多数受环境因素影响大，仅能在特定研究环境下取得效果，同时由于需要外置传感器支持，导致安装调试复杂，设备成本较高，难以大范围推广。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够预警刀具在加工过程中的突然破损的基于机床主轴功率信号的刀具破损预警系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于机床主轴功率信号的刀具破损预警系统，其特征在于：它包括解析模块、实时监控模块、对比模块和显示模块；其中所述对比模块内置每一工序代码中切削阶段的阈值；所述解析模块针对数控系统中的每一工序代码添加标识符，该标识符包括工序号、工步号和刀号；针对每一工序代码添加工序号，针对每一添加完工序号的工序代码中的切削阶段添加工步号，针对每一工步号中的刀具添加刀号；所述解析模块将添加完标识符的全部工序代码传送给所述实时监控模块，并将每一工序代码中的切削阶段所对应的工步号和刀号传送给所述对比模块；所述实时监控模块根据机床的状态判断是否开始工作，在开始工作后根据数控系统当前执行的工序代码判断是否是切削阶段；当在切削阶段时，将数控系统当前执行的工序代码和采集的机床主轴功率值传送给所述对比模块；所述对比模块根据当前执行的工序代码所对应的机床主轴功率阈值和实时采集的机床主轴功率值做比对，判断是否超出相应的阈值，并将判断结果传送给所述显示模块显示；当超出相应的阈值时，所述显示模块发送报警信号给数控系统。

所述实时监控模块包括机床状态检测机构、采集机构和工序代码库；所述机床状态检测机构用于检测机床的状态，机床状态为运行、等待、报警和关机；当所述机床状态检测机构检测到机床的状态为运行时，发送工作信号给所述采集机构开始采集工作，否则一直检测机床的状态，直到机床状态为运行；所述采集机构利用机床内置的传感器采集切削阶段的机床主轴功率值和工序代码；所述工序代码库用于存储数控系统中添加完标识符的全部工序代码，其连接所述解析模块；所述采集机构获取数控系统中当前执行的工序代码，并将该工序代码一方面与工序代码库内置的全部工序代码做比对，判断当前执行的工序代码是否在待监控工序代码段内？若不在，则继续比对直到当前执行的工序代码在监控工序代码段内；若在，则所述采集机构采集机床的主轴功率值，并将该主轴功率值和相对应的工序代码实时发送给所述对比模块。

所述对比模块包括学习机构和对比及判断机构；所述学习机构连接解析模块，并接收所述解析模块中传送的每一工序号中切削阶段所对应的工步号和刀号，并针对所有切削阶段中每一时刻的机床主轴功率设定相应的阈值；所述对比及判断机构将从所述采集机构接收的当前执行的工序代码向所述学习机构中调取该工序代码对应的机床主轴功率阈值，并进行同步对比，判断实时采集的机床主轴功率值是否超出设定的阈值，然后将判断结果传送给所述显示模块。

所述显示模块包括人机交互界面和通信机构；所述人机交互界面将机床主轴功率和相应的阈值进行显示；当实时采集的机床主轴功率值超出相应设定的阈值时，则说明刀具破损，通过所述通信机构将报警信号传送给数控系统。