[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

本發明提供一種刀具磨損監測方法、裝置、電子設備及存儲介質。該方法包括：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。本發明通過切削振動信號的雙譜對角切片特征研究刀具磨損過程，有效提高了監測準確性和可靠性，保障了加工質量和機床的正常運行。

技術領域

本發明涉及機械制造過程監測領域，尤其涉及一種刀具磨損監測方法、裝置、電子設備及存儲介質。

背景技術

刀具作為機床主要的末端執行件，在切削過程中與工件接觸，由于工件摩擦、切屑和切削熱的作用，刀具很容易出現損壞。刀具磨破損影響加工產品質量和生產效率，甚至會影響機床的安全平穩運行。

傳統的刀具狀態識別主要依靠技術人員憑借經驗判斷，或根據加工時間來判斷，這些方法與技術人員的經驗密切相關，已成為制約制造業發展的重要瓶頸。因此，對刀具磨損狀態進行監測與識別是自動化加工中一個亟待解決的課題。

基于二階統計量的功率譜分析是機械設備故障診斷中常用的分析方法。但功率譜存在頻率混疊和能量泄漏等缺點。此外，功率譜不能提供信號的相位特征信息，因此不能表征系統的非線性特征。切削振動信號具有明顯的非線性。因此，傳統的頻域功率譜分析方法無法有效反映刀具的狀態變化。

綜上，提供一種能夠準確的對刀具的磨損狀態進行檢測的刀具磨損監測方法顯得尤為必要。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明實施例提供一種刀具磨損監測方法、裝置、電子設備及存儲介質，用以解決現有技術中的功率譜不能表征系統的非線性特征，無法有效反映刀具的狀態變化的缺陷，實現監測準確性和可靠性提高，保障加工質量和機床的正常運行的效果。

具體地，本發明實施例提供了以下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供了一種刀具磨損監測方法，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。

進一步地，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為出現耦合特征頻率的個數，Q為對角切片頻率分量的個數。

進一步地，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。

進一步地，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：