[发明专利]一种基于切削力的刀具磨损在线监测方法

权利要求书

1.一种基于切削力的刀具磨损在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在利用样本刀具加工样品材料的过程中，采集所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号，对所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号进行预处理和特征提取，获得用于反映所述样本刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量，利用人工智能方法建立所述样本刀具磨损状态与所述多维切削力数值特征量之间标定关系；

S2：在利用待测刀具加工同种样品材料的过程中，采集所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号，对所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号进行预处理和特征提取，获得用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量；

S3：根据建立的所述样本刀具磨损状态与所述多维切削力数值特征量之间标定关系，以及获得的用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量，确定所述待测刀具当前时刻的磨损状态；

S4：判断所述待测刀具当前时刻的磨损状态是否为剧烈磨损；若是，则执行步骤S5；若否，则返回步骤S2，继续利用所述待测刀具加工样品材料，并对所述待测刀具进行下一时刻的监测；

S5：停机换刀；

其中，步骤S1，在利用样本刀具加工样品材料的过程中，采集所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号，对所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号进行预处理和特征提取，获得用于反映所述样本刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量，利用人工智能方法建立所述样本刀具磨损状态与所述多维切削力数值特征量之间标定关系，具体包括如下步骤：

S11：在利用与待测刀具同一批次、同一型号的样本刀具加工样品材料的过程中，利用测力传感器采集所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号；其中，获取的三向切削力信号中包括剧烈磨损状态下的三向切削力信号；

S12：对所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号进行预处理，利用时域分析法、频域分析法及时频域分析法对预处理后的三向切削力信号进行特征提取，利用基于距离评估方法选出用于反映所述样本刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量；

S13：利用人工智能方法对选出的多维切削力数值特征量及其对应的磨损状态以黑箱形式进行监督自学习及分类，建立所述样本刀具磨损状态与所述多维切削力数值特征量之间标定关系；

S14：将采集的所述样本刀具不同磨损状态下的三向切削力信号实时显示并保存在服务平台上，并导入数据库中；

S15：将选出的用于反映所述样本刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量实时显示并保存在服务平台上，并导入数据库中。

2.如权利要求1所述的刀具磨损在线监测方法，其特征在于，步骤S2，在利用待测刀具加工同种样品材料的过程中，采集所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号，对所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号进行预处理和特征提取，获得用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量，具体包括如下步骤：

S21：在利用待测刀具加工同种样品材料的过程中，利用测力传感器采集所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号；

S22：对所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号进行预处理，利用时域分析法、频域分析法及时频域分析法对预处理后的三向切削力信号进行特征提取，利用基于距离评估方法选出用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量。

3.如权利要求2所述的刀具磨损在线监测方法，其特征在于，在执行步骤S21，在利用待测刀具加工同种样品材料的过程中，利用测力传感器采集所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号之后，还包括如下步骤：

S23：将采集的所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号实时显示并保存在服务平台上，并导入数据库中。

4.如权利要求2所述的刀具磨损在线监测方法，其特征在于，在执行步骤S22，对所述待测刀具当前时刻的三向切削力信号进行预处理，利用时域分析法、频域分析法及时频域分析法对预处理后的三向切削力信号进行特征提取，利用基于距离评估方法选出用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量之后，还包括如下步骤：

S24：将选出的用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量实时显示并保存在服务平台上，并导入数据库中。

5.如权利要求1所述的刀具磨损在线监测方法，其特征在于，在执行步骤S3，根据建立的所述样本刀具磨损状态与所述多维切削力数值特征量之间标定关系，以及获得的用于反映所述待测刀具后刀面平均磨损宽度的多维切削力数值特征量，确定所述待测刀具当前时刻的磨损状态之后，还包括如下步骤：

S6：将确定的所述待测刀具当前时刻的磨损状态实时显示并保存在服务平台上。