[發明專利]刀具磨損監測方法、裝置、電子設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202011530432.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112720069B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 王民;楊斌;田立新;昝濤;高相勝;高鵬;張彥琳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;北京航天新立科技有限公司
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;G06F17/18
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 趙赫

1.一種刀具磨損監測方法，其特征在于，包括：

獲取切削過程中的刀具的振動數據；

計算所述振動數據的雙譜；

計算雙譜對角切片；

計算所述雙譜對角切片的耦合特征頻率峰值指數；

基于耦合特征頻率峰值指數來計算刀具磨損閾值；以及

通過所述刀具磨損閾值來監測所述刀具的磨損狀態；

其中所述計算所述雙譜對角切片的耦合特征頻率峰值指數包括：

按如下公式計算耦合特征頻率峰值指數CFPI：

式中，B_n(f_i^c)為耦合特征頻率對應的雙譜對角切片幅值，B_n(f_j)為頻率為f_j的對角切片幅值，P為耦合特征頻率的個數，Q為對角切片頻率分量的個數。

2.根據權利要求1所述的刀具磨損監測方法，其特征在于，所述基于耦合特征頻率峰值指數來計算刀具磨損閾值包括：

基于刀具鋒利時期的對角切片耦合特征頻率峰值指數計算均值μ和標準差σ；

基于3σ準則，將μ與3σ的和設定為所述刀具磨損閾值。

3.根據權利要求2所述的刀具磨損監測方法，其特征在于，所述基于所述刀具鋒利時期的對角切片耦合特征頻率峰值指數計算均值μ和標準差σ包括：

按如下公式計算均值μ和標準差σ：

其中，k為基于刀具鋒利時期的振動數據所計算得到的CFPI的個數。

4.根據權利要求1所述的刀具磨損監測方法，其特征在于，所述通過所述刀具磨損閾值來監測所述刀具的磨損狀態包括：

若耦合特征頻率峰值指數大于所述刀具磨損閾值，則認定刀具磨損。

5.根據權利要求1所述的刀具磨損監測方法，其特征在于，所述計算雙譜對角切片包括：

令f₁＝f₂＝f得到雙譜對角切片B(f)，其中，f₁,f₂為雙譜頻率分量，f為雙譜對角切片頻率；

對雙譜對角切片B(f)進行歸一化。

6.根據權利要求1所述的刀具磨損監測方法，其特征在于，所述計算所述振動數據的雙譜包括：

將所述振動數據分成K個數據段；

對每段數據進行去均值處理；

計算每段數據的三階累積量；

對K個數據段的三階累積量進行統計平均，得到三階累積量估計值；

對三階累積量估計值進行二維傅里葉變換，得到雙譜估計值。

7.根據權利要求1所述的刀具磨損監測方法，其特征在于，所述獲取切削過程中的刀具的振動數據包括：

采集切削加工過程中刀具主軸的振動信號。

8.一種刀具磨損監測裝置，其特征在于，包括：

獲取單元，用于獲取切削過程中的刀具的振動數據；

雙譜計算單元，用于計算所述振動數據的雙譜；

雙譜對角切片計算單元，用于計算雙譜對角切片；

耦合特征頻率峰值指數計算單元，用于計算所述雙譜對角切片的耦合特征頻率峰值指數；

刀具磨損閾值計算單元，基于耦合特征頻率峰值指數來計算刀具磨損閾值；以及

檢測單元，用于通過所述刀具磨損閾值來監測所述刀具的磨損狀態；

其中所述計算所述雙譜對角切片的耦合特征頻率峰值指數包括：

按如下公式計算耦合特征頻率峰值指數CFPI：

式中，B_n(f_i^c)為耦合特征頻率對應的雙譜對角切片幅值，B_n(f_j)為頻率為f_j的對角切片幅值，P為耦合特征頻率的個數，Q為對角切片頻率分量的個數。