[发明专利]一种刀具磨损的在线预测和监测方法

权利要求书

1.一种刀具磨损的在线预测和监测方法，包括以下步骤：第一步：在刀具上安装刀片切削力及切削温度测量装置，第二步：将旋铣刀片切削力及切削温度测量装置采集到的信号进行频谱分析；第三步：将频谱分析后的信号输入电脑后通过电脑程序进行识别，第四步：通过电脑程序计算得到上控线；第五步：重复第二步和第三步，将识别的信息和第四步的上控线进行比对，如果超过上控线，电脑程序发出报警。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第四步中，上控线获得的方法为：步骤S01：设已知四个切削力，序号1，时间t1＝T，序号2，时间t2＝T+Δt，序号3，时间t2＝T+2Δt,序号4，时间t3＝T+3Δt；即原始切削力的数据列为F⁽⁰⁾＝{F⁽⁰⁾(t)|t＝1,2,3,4}＝{F1,F2,F3,F4}，需要预测在时间T+4Δt时的数值，即切削力的大小首先对原始数据作一次累加生成，即1-AGO，得到生成数列F⁽¹⁾，F1、F1+F2、F1+F2+F3、F1+F2+F3+F4，步骤S02：然后构造数据矩阵B及数据向量y_n，令z⁽¹⁾(k)＝0.5[F⁽¹⁾(k)+F⁽¹⁾(k-1)]，y_n＝[F⁽⁰⁾(2),F⁽⁰⁾(3),F⁽⁰⁾(4)]^T＝[F2,F3,F4]^T；步骤S03：求模型参数步骤S04：建立模型：根据参数建立模型，模型的时间响应方程为：

其中，t＝0，1，2……N，a、b为常数。e是以e为底的指数函数，所述响应方程便是1-AGO生成数列的预测模型，步骤S04：通过逆累加生成IAGO得出原始数据的预测模型，即切削力的预测模型为：

式中，t＝0，1，2……N

在时间T+4Δt时的数值(切削力)F⁽⁰⁾(5)的预测值为

，

最终得到上控线。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：将所述响应方程写成：A和B为待求参数，根据α值及原始1-AGO数列F⁽¹⁾(k)对A、B进行估计。构造数据矩阵G和数据向量F⁽¹⁾：

F⁽¹⁾＝(F⁽¹⁾(1),F⁽¹⁾(2),F⁽¹⁾(3),F⁽¹⁾(4))^T，

求出参数A、B：

即得到最后的时间响应方程。

4.如权利要求1-3任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述第三步中频谱分析采用小波变换。

5.如权利要求1-3任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述第一步中，所述刀片切削力及切削温度测量装置，包括刀杆(1)、三向压电式力传感器(8)、薄膜铂电阻温度敏感元件(6)及过孔型滑环(13)，还包括切削部分的刀座(2)、刀垫(3)、可转位刀片(4)、锥形螺钉(5)、联接螺栓(9)。其中，压电式力传感器(8)内置电荷放大电路。测力刀杆(1)前端为开口槽结构a，用于安装压电式力传感器(8)，刀杆侧面具有两个可调刀杆伸出量的阶梯孔b，用于和旋铣刀盘螺纹紧固联接。刀座(2)采用标准化刀槽结构。可转位刀片(4)采用压孔式夹紧结构通过锥形螺钉(5)与刀座(2)、刀垫(3)紧固。压电式力传感器(8)通过螺栓(9)安装于刀座(2)、刀杆(1)之间。用金属醇盐粘合剂(7)将薄膜铂电阻温度敏感元件(6)粘结在可转位刀片(4)前刀面上刀尖附件。三向压电式力传感器(8)检测到的电压信号、薄膜铂电阻温度敏感元件(6)检测到的电阻信号分别用电缆(10)、导线(11)连接到滑环转子的输入接口。过孔型滑环(13)中与旋铣刀盘接触的一侧转子端部采用法兰结构c，滑环(13)的通道数为刀盘上旋铣刀片数量的4倍。