[發(fā)明專利]一種刀具剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310511822.5
• 申請日: 2023-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN116214263A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建民;王云慶;尹洪妍
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q17/00
• 分類號(hào): B23Q17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 季永杰

本發(fā)明提供一種刀具剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)，方法包括：分別獲取若干個(gè)測試刀具的磨損通道信號(hào)組及測試磨損度；對(duì)磨損通道信號(hào)組進(jìn)行無效值去除形成有效磨損通道信號(hào)組；去除有效磨損通道信號(hào)組的異常值，降采樣后形成樣本信號(hào)；歸一化樣本信號(hào)獲取測試輸入信號(hào)；通過測試磨損度及測試輸入信號(hào)獲取DRSN?BiLSTM實(shí)用模型；通過待測刀具的待測輸入信號(hào)與DRSN?BiLSTM實(shí)用模型獲取待測刀具的剩余壽命。通過上述方式為機(jī)械加工過程中提供了一種誤差小、精度高、抗干擾強(qiáng)的刀具剩余壽命預(yù)測方法，提高了機(jī)床的智能化水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種刀具剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)。

背景技術(shù)

數(shù)控機(jī)床在高速切削加工過程中會(huì)出現(xiàn)各種異常狀況導(dǎo)致加工零件質(zhì)量差、精度不達(dá)標(biāo)甚至成為廢件，嚴(yán)重時(shí)機(jī)床自身損壞發(fā)生安全事故。

刀具作為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，是最易損傷和浪費(fèi)最嚴(yán)重的部件。由于刀具是與工件直接接觸發(fā)生磨損，其磨損會(huì)增加生產(chǎn)資源消耗，也會(huì)影響工件加工質(zhì)量。目前在實(shí)際生產(chǎn)車間中，通常采用定期換刀或者人工主觀判斷的方式?jīng)Q定是否換刀，往往存在刀具的剩余使用壽命（RemainingUsefulLife,?RUL）無法識(shí)別和難以預(yù)測的問題。過早的換刀會(huì)降低刀具的利用率，提高制造成本，而換刀不及時(shí)又會(huì)導(dǎo)致加工工件的質(zhì)量變差，甚至發(fā)生安全事故。

在機(jī)械加工過程中需對(duì)刀具的剩余使用壽命進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，以準(zhǔn)確把握刀具的健康狀況，從而保障安全且穩(wěn)定的加工。因此，如何精度高、強(qiáng)抗干擾的對(duì)刀具剩余壽命進(jìn)行預(yù)測是需要研究的重點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例提供了一種刀具剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以對(duì)刀具剩余壽命進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測的技術(shù)問題。

第一方面，本申請實(shí)施例提供了一種刀具剩余壽命預(yù)測方法，包括以下步驟：

分別獲取若干個(gè)測試刀具的磨損通道信號(hào)組及與所述磨損通道信號(hào)組對(duì)應(yīng)的測試磨損度；

對(duì)所述磨損通道信號(hào)組進(jìn)行無效值去除，以獲取有效磨損通道信號(hào)組；

去除所述有效磨損通道信號(hào)組的異常值，并對(duì)去除異常值后的所述有效磨損通道信號(hào)組進(jìn)行降采樣，以獲取若干個(gè)樣本信號(hào)；

對(duì)所述樣本信號(hào)進(jìn)行歸一化處理，以獲取測試輸入信號(hào)；

構(gòu)建DRSN-BiLSTM初始模型，通過所述測試輸入信號(hào)及所述測試磨損度，訓(xùn)練所述DRSN-BiLSTM初始模型，以獲取DRSN-BiLSTM實(shí)用模型；

于機(jī)床上獲取待測刀具的待測輸入信號(hào)，并將所述待測輸入信號(hào)作為輸入值輸入所述DRSN-BiLSTM實(shí)用模型，以獲取預(yù)測磨損度；

基于所述預(yù)測磨損度，獲取所述待測刀具的剩余壽命。

進(jìn)一步地，所述分別獲取若干個(gè)測試刀具的磨損通道信號(hào)組及與所述磨損通道信號(hào)組對(duì)應(yīng)的測試磨損度的步驟包括：

采集若干個(gè)測試刀具于機(jī)床主軸坐標(biāo)系中X軸、Y軸及Z軸方向的測試刀具的切削力信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)；

采集若干個(gè)所述測試刀具加工過程中所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)；

所述切削力信號(hào)、所述振動(dòng)信號(hào)及所述聲發(fā)射信號(hào)形成磨損通道信號(hào)組；

基于若干個(gè)所述測試刀具于機(jī)床上的累計(jì)走刀次數(shù)，獲取與所述磨損通道信號(hào)組對(duì)應(yīng)的測試磨損度。

進(jìn)一步地，所述測試磨損度的計(jì)算公式為：

，

其中，S表示測試磨損度，i表示第i次走刀，n表示累計(jì)走刀次數(shù)。

進(jìn)一步地，所述對(duì)所述磨損通道信號(hào)組進(jìn)行無效值去除的步驟包括：

提取所述磨損通道信號(hào)組的上四分位值；

自所述磨損通道信號(hào)組的首部向所述磨損通道信號(hào)組的尾部方向搜索大于所述上四分位值的首個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以標(biāo)定進(jìn)刀信號(hào)點(diǎn)；