[发明专利]刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本发明提供一种刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：获取切削过程中的刀具的振动数据；计算所述振动数据的双谱；计算双谱对角切片；计算所述双谱对角切片的耦合特征频率峰值指数；基于耦合特征频率峰值指数来计算刀具磨损阈值；以及通过所述刀具磨损阈值来监测所述刀具的磨损状态。本发明通过切削振动信号的双谱对角切片特征研究刀具磨损过程，有效提高了监测准确性和可靠性，保障了加工质量和机床的正常运行。

技术领域

本发明涉及机械制造过程监测领域，尤其涉及一种刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

刀具作为机床主要的末端执行件，在切削过程中与工件接触，由于工件摩擦、切屑和切削热的作用，刀具很容易出现损坏。刀具磨破损影响加工产品质量和生产效率，甚至会影响机床的安全平稳运行。

传统的刀具状态识别主要依靠技术人员凭借经验判断，或根据加工时间来判断，这些方法与技术人员的经验密切相关，已成为制约制造业发展的重要瓶颈。因此，对刀具磨损状态进行监测与识别是自动化加工中一个亟待解决的课题。

基于二阶统计量的功率谱分析是机械设备故障诊断中常用的分析方法。但功率谱存在频率混叠和能量泄漏等缺点。此外，功率谱不能提供信号的相位特征信息，因此不能表征系统的非线性特征。切削振动信号具有明显的非线性。因此，传统的频域功率谱分析方法无法有效反映刀具的状态变化。

综上，提供一种能够准确的对刀具的磨损状态进行检测的刀具磨损监测方法显得尤为必要。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中的功率谱不能表征系统的非线性特征，无法有效反映刀具的状态变化的缺陷，实现监测准确性和可靠性提高，保障加工质量和机床的正常运行的效果。

具体地，本发明实施例提供了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种刀具磨损监测方法，包括：

获取切削过程中的刀具的振动数据；

计算所述振动数据的双谱；

计算双谱对角切片；

计算所述双谱对角切片的耦合特征频率峰值指数；

基于耦合特征频率峰值指数来计算刀具磨损阈值；以及

通过所述刀具磨损阈值来监测所述刀具的磨损状态。

进一步地，所述计算所述双谱对角切片的耦合特征频率峰值指数包括：

按如下公式计算耦合特征频率峰值指数CFPI：

式中，B_n(f_i^c)为耦合特征频率对应的双谱对角切片幅值，B_n(f_j)为频率为f_j的对角切片幅值，P为出现耦合特征频率的个数，Q为对角切片频率分量的个数。

进一步地，所述基于耦合特征频率峰值指数来计算刀具磨损阈值包括：

基于刀具锋利时期的对角切片耦合特征频率峰值指数计算均值μ和标准差σ；

基于3σ准则，将μ与3σ的和设定为所述刀具磨损阈值。

进一步地，所述基于所述刀具锋利时期的对角切片耦合特征频率峰值指数计算均值μ和标准差σ包括：

按如下公式计算均值μ和标准差σ：