用于测量切削刀具的使用寿命的方法、控制装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术一种用于测量切削刀具的使用寿命的方法、控制装置和系统，切削刀具受电机驱动，分别对多个工件进行切削，该方法包括：a)获取第一电流值；b)获取当前工件的实际加工条件，并获得多个采样电流值；c)根据多个采样电流值、第一电流值、采样周期以及电源电压，得到切削刀具对当前工件进行切削期间所消耗的能量值，并进行存储；d)判定实际加工条件与初始加工条件是否一致；e)将能量值与第一阈值进行比较；f)进行计数；g)判定工件数a的数值以及当前工件的实际加工条件是否满足预定条件；h)得到能量比值；i)将能量比值与第二阈值进行比较；j)判定切削刀具的使用寿命到达。

Method, control device and system for measuring service life of cutting tool

The invention relates to a method for measuring and cutting tool life control device and system, cutting tool driven by an electric motor, respectively for cutting a plurality of workpieces, the method comprises: obtaining a first current value a); b) the actual processing conditions to obtain the current work, and obtain a plurality of sampling current value; c) according to a plurality of sampling current value, current value, the first sampling period and the power supply voltage, cutting tool are consumed during cutting energy of the workpiece, and memory; d) to determine the actual processing conditions and initial processing conditions are the same; E) the energy value is compared with a first threshold of F); count; g) to determine whether the number of numerical a workpiece and the actual machining conditions the workpiece meets a predetermined condition; H) to get the energy ratio; I) the energy ratio and second J) to determine the threshold were compared; The service life of the cutting tool arrives.

【技术实现步骤摘要】
用于测量切削刀具的使用寿命的方法、控制装置和系统
本专利技术涉及数控机床的切削刀具的寿命预测和管理，尤其涉及用于测量切削刀具的使用寿命的方法和系统。
技术介绍
切削刀具作为切削加工系统中的重要环节之一，在现代化生产过程中对其寿命的预测及管理显得越来越重要，一直以来也是机械加工研究中的重点和热点。传统方法对切削刀具的寿命判断一般是通过对刀具表面进行观察，并测量后刀面的磨损量，达到磨钝标准后，即判断寿命到达，或者是通过对被加工工件的表面粗糙度进行监控，当工件表面粗糙度开始达不到要求时，判断该切削刀具寿命到达。然而在实际量产中，这两种方法实施起来均较为不便。切削刀具的磨损量测量需停机并将切削刀具取下，从而进行测量；现代化量产作业中一位操作员往往对应多台加工设备，如若对工件进行抽样检查粗糙度，则对生产效率会有一定的影响。此外，即便是发现表面粗糙度不达标时，也会有一定延误，不能及时更换切削刀具，从而产生浪费。因此在目前的实际生产中，切削刀具的寿命管理一般是以加工工件个数为标准来制定管理制度，当加工件数达到规定的数量后，即认为该切削刀具寿命到达。该方法由于切削刀具的个体差异，时常会发生切削刀具过度加工或提前报废等情况，导致切削刀具不能合理地利用。为彻底改善这一状况，构建一个能对切削刀具寿命进行定量管理的加工系统显得尤为必要。多年来，国内外学者针对切削刀具磨损在线监测领域也做出了大量的工作，如专利申请号为：CN200910082547.X,专利技术名称为：基于影像的刀具在线检测与补偿系统及方法，利用摄像装置对刀具磨损量进行在线检测。如专利申请号为：CN92111137.1，专利技术名称为：一种刀具失效综合监控方法与装置，利用声发射与振动信号来监控刀具的失效工况。然而实际生产的作业环境较为恶劣(如冷却介质，切屑等)，利用摄像装置对刀具监控方法操作起来十分不便且其精度难以保证。声发射与振动信号的方法需要在机床中额外设置传感器，一般机床中空间有限设置起来也不是很容易，此外量产线中往往有多台设备一同使用，互相产生的声音及振动会引起干扰，信号处理时很难进行有效的过滤。因此这些方法大多只适用于实验室研究，在量产设备中应用起来难度较大。再者这些利用外接传感器的监测方法基本上都是采用独立的信号监测和处理模块，并没有对数控机床本身的已有信息进行有效的利用。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术不足，提供一种用于测量切削刀具的使用寿命的方法、控制装置和系统，该方法、控制装置和系统适用于量产加工设备的在线定量的切削刀具的寿命管理，能够根据历史数据实时地对切削刀具的寿命进行预测，在达到寿命标准前发出换刀信号。本专利技术提供一种用于测量切削刀具的使用寿命的方法，所述切削刀具受电机驱动，分别对多个工件进行切削，所述方法包括：a)在所述切削刀具对所述多个工件开始切削之前，设定所述切削刀具的初始加工条件，并对所述电机进行测量，以获取所述电机的第一电流值；b)将所述多个工件中正在被所述切削刀具进行切削的一个工件作为当前工件，在对所述当前工件进行切削之前，获取所述切削刀具对所述当前工件进行切削的实际加工条件，并且在所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间，对所述电机进行测量，获取所述电机的多个电流值，以固定的采样周期对所述多个电流值进行采样，获得多个采样电流值；c)根据所述多个采样电流值、所述第一电流值、所述采样周期以及为所述电机供电的电源电压，得到所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间所消耗的能量值，并进行存储；d)判定所述实际加工条件与所述初始加工条件是否一致，如果一致，则进入步骤e)，如果不一致，则进入步骤f)；e)将所述能量值与第一阈值进行比较，如果所述能量值大于等于所述第一阈值，则进入步骤j)，如果所述能量值小于所述第一阈值，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，f)进行计数，将实际加工条件相同但与所述初始条件不同的工件数a的数值加1，a的初始值为0，且a是大于等于0的整数；g)判定所述工件数a的数值以及所述当前工件的实际加工条件是否满足预定条件，如果满足，则进入步骤h)，如果不满足，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，h)取出步骤c)中存储的所述切削刀具切削所述当前工件之前的预定个数的工件所分别消耗的预定个数的能量值，根据所述能量值以及所述预定个数的能量值得到能量比值；i)将所述能量比值与第二阈值进行比较，如果所述能量比值大于等于所述第二阈值，则进入步骤j)，如果所述能量比值小于所述第二阈值，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，j)判定所述切削刀具的使用寿命到达。通过本专利技术的方法，可以实时监测切削刀具的使用寿命，从而提高生产量，降低生产成本。步骤c)中，根据以下等式1得到所述能量值，等式1其中，AC表示所述能量值，In是所述多个采样电流值中的第n个采样电流值，In+1是所述多个采样电流值中的第n+1个采样电流值，m是所述多个采样电流值的个数，m是大于等于1的整数，1≤n≤m，IF是所述第一电流值，P是所述采样周期，V是所述电源电压。如此，可以获得切削刀具切削每个工件所消耗的能量值。第一阈值是预先对所述切削刀具进行试验而确定的。如此，可以针对一种类型的切削刀具设定相应的第一阈值，作为后续的判定标准。步骤g)中，进一步包括以下步骤：g1)判定a的数值是否大于1，如果是，则进入步骤g2)，如果不是，则将所述当前工件之后的下一个工件作为所述一个工件，并返回步骤b)；g2)判定所述当前工件的实际加工条件与所述当前工件的前一个工件的实际加工条件是否一致，如果一致，则进入步骤g3)，如果不一致，则进入步骤g4)；g3)判定a的数值是否大于等于所述预定个数加1，如果是，则进入步骤h)，如果不是，则将所述当前工件之后的下一个工件作为所述一个工件，并返回步骤b)；g4)使a的数值为0，将所述当前工件之后的下一个工件作为所述一个工件，并返回步骤b)，其中，所述预定条件是指所述当前工件的实际加工条件与所述当前工件的前一个工件的实际加工条件一致以及a的数值大于1且大于等于所述预定个数加1。如此，可以对每个工件的实际加工条件进行判定，并在连续数个工件的实际加工条件相同的情况下，计算能量比值，并与第二阈值进行比较。从而可以避免误判定。预定个数为奇数。预定个数为5个，并根据如下等式2得到所述能量比值，等式2其中，A比表示所述能量比值，AC-1表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第1个工件进行加工所消耗的能量值，AC-2表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第2个工件进行加工所消耗的能量值，AC-3表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第3个工件进行加工所消耗的能量值，AC-4表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第4个工件进行加工所消耗的能量值，AC-5表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第5个工件进行加工所消耗的能量值。如此，可以计算得到能量比值。Ae表示所述第一阈值，且所述第一阈值是所述切削刀具切削第e个工件时所消耗的能量值，根据上述第一阈值以及所述切削刀具切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量切削刀具的使用寿命的方法，所述切削刀具受电机驱动，分别对多个工件进行切削，其特征在于，所述方法包括：a)在所述切削刀具对所述多个工件开始切削之前，设定所述切削刀具的初始加工条件，并对所述电机进行测量，以获取所述电机的第一电流值；b)将所述多个工件中正在被所述切削刀具进行切削的一个工件作为当前工件，在对所述当前工件进行切削之前，获取所述切削刀具对所述当前工件进行切削的实际加工条件，并且在所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间，对所述电机进行测量，获取所述电机的多个电流值，以固定的采样周期对所述多个电流值进行采样，获得多个采样电流值；c)根据所述多个采样电流值、所述第一电流值、所述采样周期以及为所述电机供电的电源电压，得到所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间所消耗的能量值，并进行存储；d)判定所述实际加工条件与所述初始加工条件是否一致，如果一致，则进入步骤e)，如果不一致，则进入步骤f)；e)将所述能量值与第一阈值进行比较，如果所述能量值大于等于所述第一阈值，则进入步骤j)，如果所述能量值小于所述第一阈值，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，f)进行计数，将实际加工条件相同但与所述初始条件不同的工件数a的数值加1，a的初始值为0，且a是大于等于0的整数；g)判定所述工件数a的数值以及所述当前工件的实际加工条件是否满足预定条件，如果满足，则进入步骤h)，如果不满足，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，h)取出步骤c)中存储的所述切削刀具切削所述当前工件之前的预定个数的工件所分别消耗的预定个数的能量值，根据所述能量值以及所述预定个数的能量值得到能量比值；i)将所述能量比值与第二阈值进行比较，如果所述能量比值大于等于所述第二阈值，则进入步骤j)，如果所述能量比值小于所述第二阈值，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，j)判定所述切削刀具的使用寿命到达。...

【技术特征摘要】
1.一种用于测量切削刀具的使用寿命的方法，所述切削刀具受电机驱动，分别对多个工件进行切削，其特征在于，所述方法包括：a)在所述切削刀具对所述多个工件开始切削之前，设定所述切削刀具的初始加工条件，并对所述电机进行测量，以获取所述电机的第一电流值；b)将所述多个工件中正在被所述切削刀具进行切削的一个工件作为当前工件，在对所述当前工件进行切削之前，获取所述切削刀具对所述当前工件进行切削的实际加工条件，并且在所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间，对所述电机进行测量，获取所述电机的多个电流值，以固定的采样周期对所述多个电流值进行采样，获得多个采样电流值；c)根据所述多个采样电流值、所述第一电流值、所述采样周期以及为所述电机供电的电源电压，得到所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间所消耗的能量值，并进行存储；d)判定所述实际加工条件与所述初始加工条件是否一致，如果一致，则进入步骤e)，如果不一致，则进入步骤f)；e)将所述能量值与第一阈值进行比较，如果所述能量值大于等于所述第一阈值，则进入步骤j)，如果所述能量值小于所述第一阈值，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，f)进行计数，将实际加工条件相同但与所述初始条件不同的工件数a的数值加1，a的初始值为0，且a是大于等于0的整数；g)判定所述工件数a的数值以及所述当前工件的实际加工条件是否满足预定条件，如果满足，则进入步骤h)，如果不满足，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，h)取出步骤c)中存储的所述切削刀具切削所述当前工件之前的预定个数的工件所分别消耗的预定个数的能量值，根据所述能量值以及所述预定个数的能量值得到能量比值；i)将所述能量比值与第二阈值进行比较，如果所述能量比值大于等于所述第二阈值，则进入步骤j)，如果所述能量比值小于所述第二阈值，则将所述当前工件之后的下一个工件作为正在被所述切削刀具进行切削的所述一个工件，并返回步骤b)，j)判定所述切削刀具的使用寿命到达。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中，根据以下等式1得到所述能量值，等式1其中，AC表示所述能量值，In是所述多个采样电流值中的第n个采样电流值，In+1是所述多个采样电流值中的第n+1个采样电流值，m是所述多个采样电流值的个数，m是大于等于1的整数，1≤n≤m，IF是所述第一电流值，P是所述采样周期，V是所述电源电压。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一阈值是预先对所述切削刀具进行试验而确定的。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤g)中，进一步包括以下步骤：g1)判定a的数值是否大于1，如果是，则进入步骤g2)，如果不是，则将所述当前工件之后的下一个工件作为所述一个工件，并返回步骤b)；g2)判定所述当前工件的实际加工条件与所述当前工件的前一个工件的实际加工条件是否一致，如果一致，则进入步骤g3)，如果不一致，则进入步骤g4)；g3)判定a的数值是否大于等于所述预定个数加1，如果是，则进入步骤h)，如果不是，则将所述当前工件之后的下一个工件作为所述一个工件，并返回步骤b)；g4)使a的数值为0，将所述当前工件之后的下一个工件作为所述一个工件，并返回步骤b)，其中，所述预定条件是指所述当前工件的实际加工条件与所述当前工件的前一个工件的实际加工条件一致以及a的数值大于1且大于等于所述预定个数加1。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定个数为奇数。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预定个数为5个，并根据如下等式2得到所述能量比值，其中，A比表示所述能量比值，AC-1表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第1个工件进行加工所消耗的能量值，AC-2表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第2个工件进行加工所消耗的能量值，AC-3表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第3个工件进行加工所消耗的能量值，AC-4表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第4个工件进行加工所消耗的能量值，AC-5表示所述切削刀具对紧接在所述当前工件之前的第5个工件进行加工所消耗的能量值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，Ae表示所述第一阈值，且所述第一阈值是所述切削刀具切削第e个工件时所消耗的能量值，根据上述第一阈值以及所述切削刀具切削所述第e个工件之前的所述预定个数的工件所分别消耗的能量值，预先设定所述第二阈值，其中，e为大于等于1的整数。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二阈值是通过以下等式3被预先设定，其中，A阈值2表示所述第二阈值，Ae-1表示所述切削刀具切削第e-1个工件所消耗的能量值，Ae-2表示所述切削刀具切削第e-2个工件所消耗的能量值，Ae-3表示所述切削刀具切削第e-3个工件所消耗的能量值，Ae-4表示所述切削刀具切削第e-4个工件所消耗的能量值，Ae-5表示所述切削刀具切削第e-5个工件所消耗的能量值，其中，e是大于5的整数。9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始加工条件包括所述切削刀具的初始转速和初始进刀量，所述实际加工条件包括所述切削刀具的实际转速和实际进刀量。10.一种用于测量切削刀具的使用寿命的控制装置，所述切削刀具受电机驱动，分别对多个工件进行切削，其特征在于，所述控制装置包括：初始单元，所述测量设定单元在所述切削刀具对所述多个工件开始切削之前，设定所述切削刀具的初始加工条件，并获取测量到的所述电机的第一电流值；采样单元，所述采样单元将所述多个工件中正在被所述切削刀具进行切削的一个工件作为当前工件，在对所述当前工件进行切削之前，获取所述切削刀具对所述当前工件进行切削的实际加工条件，并且在所述切削刀具对所述当前工件进行切削期间，以固定的采样周期对测量到的所述电机的多个电流值进行采样，获得多个采样电流值；能量值计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪浩天，彭玉红，松尾博树，阿久津秀俊，
申请(专利权)人：日立汽车系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31