一种基于电流法的机床刀具监控方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电流法的机床刀具监控方法与系统。所述方法包括获取主轴电机的工作电流值并将其与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态。所述系统包括主轴电机、伺服驱动器以及用于获取主轴电机的工作电流值，然后将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态的数控系统。本发明专利技术通过检测主轴电机的工作电流值，并与预设的电流阈值进行比较，得到刀具的状态，结果准确，对机床刀具进行实时监测，随时掌握刀具的磨损情况，实现智能刀具监控，保证产品精度和质量。本发明专利技术广泛应用于机床刀具监控技术领域。

A method and system for tool monitoring of machine tool based on current method

The invention discloses a tool monitoring method and system for machine tool based on the current method. The method includes obtaining the working current value of the spindle motor and comparing it with the preset current threshold to obtain the state of the tool. The system includes spindle motor, servo driver and the working current value of spindle motor, and then compares the working current value of spindle motor with the preset current threshold, so as to get the NC system of tool state. The present invention work through the current detection of spindle motor, and compared with the current threshold preset, tool condition, accurate, real-time monitoring of the machine tool, grasps the wear of the tool, intelligent tool monitoring, ensure the accuracy and quality of products. The invention is widely used in the field of tool monitoring technology of machine tools.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流法的机床刀具监控方法与系统
本专利技术涉及机床监控
，尤其涉及一种基于电流法的机床刀具监控方法与系统。
技术介绍
刀具是机床的核心部件，刀具的健康情况将影响机床的工作性能，直接影响机床加工产品的质量。因此，一旦刀具磨损到一定程度，或者出现崩刀、断掉等情况，就要更换刀具。由于在生产环境下，刀具不易拆卸，因此，传统的数控机床加工，对刀具的磨损和损坏程度的检查，是通过对加工出来的零件的尺寸和表面质量检查实现的，在人工操作的情况下，操作人员在上下料时进行工件的尺寸检查和表面质量检查，这就要求操作人员必须坚守在机床旁边。但在制造业中大力推进工业4.0的大环境下，数控机床的上下料操作已经用机器人代替人，操作人员只负责巡检，并不接触机床加工出来的产品，因此对刀具的磨损和损坏程度的传统检查方法失去意义。如果刀具磨损或损坏后不能及时发现，将会造成产品质量不合格，严重的会引起撞刀损坏更多的刀具，甚至损坏机床。如果停车检查频次太高，增加了工作量，同时也会降低生产效率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一目的在于提供一种基于电流法的机床刀具监控方法，第二目的在于提供一种基于电流法的机床刀具监控系统。本专利技术所采取的第一技术方案是：一种基于电流法的机床刀具监控方法，包括以下步骤：数控系统获取主轴电机的工作电流值；数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态。进一步地，所述电流阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，所述第三阈值大于第二阈值，所述第二阈值大于第一阈值；所述数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态这一步骤具体包括：判断主轴电机的工作电流值是否大于或等于第三阈值，若是，则判定刀具处于完全磨损状态，反之，则执行下一步骤；判断主轴电机的工作电流值是否大于第二阈值，若是，则判定刀具处于部分磨损状态，反之，则执行下一步骤；判断主轴电机的工作电流值是否大于第一阈值，若是，则判定刀具处于正常状态，反之，则判定刀具处于崩断状态。进一步地，在判定刀具处于部分磨损状态后，还设有计算刀具的磨损程度这一步骤。进一步地，所述计算刀具的磨损程度这一步骤所用的计算公式为：刀具磨损百分比＝100％*(主轴电机的工作电流值-第二阈值)/(第三阈值-第二阈值)。进一步地，所述数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态这一步骤之后，还设有将刀具的状态发送至远程监控中心的步骤，所述将刀具的状态发送至远程监控中心的步骤具体包括：数控系统根据刀具的状态，生成数据报文；数控系统将数据报文发送至远程监控中心。进一步地，所述数控系统根据刀具的状态，生成数据报文这一步骤，具体包括：数据系统对刀具的状态进行加密处理后，得到加密数据；对加密数据进行封装后，得到数据报文。进一步地，所述数据系统对刀具的状态进行加密处理这一步骤中所使用的加密算法为TEA算法。进一步地，所述数据系统对刀具的状态进行加密处理这一步骤具体为：将刀具的状态对应的二进制数据作为明文；判断明文的位数是否8的倍数，若是，则使用TEA算法对明文进行加密；反之，则执行下一步骤；计算明文最后两位数的异或运算结果，若运算结果为1，则在明文后用0补足得到补足明文令补足明文的位数为8的倍数；若运算结果为0，则在明文后用1补足得到补足明文，令补足明文的位数为8的倍数。本专利技术所采取的第二技术方案是：一种基于电流法的机床刀具监控系统，包括主轴电机、伺服驱动器以及用于获取主轴电机的工作电流值，然后将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态的数控系统；所述主轴电机通过伺服驱动器与数控系统连接。进一步地，所述伺服驱动器通过伺服总线与数控系统连接。本专利技术的第一有益效果是：通过本方法，可以通过检测主轴电机的工作电流值，并与预设的电流阈值进行比较，得到刀具的状态，结果准确，避免了通过检查机床加工产品从而间接推测刀具磨损情况的不可靠性，以及避免了停车拆卸刀具进行检查的麻烦，解决自动化生产线上机床刀具磨损问题，实现智能刀具监控，保证产品精度和质量，并且可以有效防止刀具碰撞造成的刀具损害。进一步，通过判断刀具部分磨损、完全磨损或者崩断的步骤，以及计算刀具磨损程度的步骤，使得对刀具的磨损分析更精确，操作人员可以获得更详细的刀具信息，从而及时调整生产。通过本方法可以实现对机床的远程监控，远程监控中心和机床所在生产基地可以分地设置，使得操作人员无需在机床旁边也能够对机床刀具进行实时监测，随时掌握刀具的磨损情况，控制机床生产质量，降低生产成本。使用互联网作为数控系统和远程监控中心的通信媒介，远程监控中心所在地与数控系统所在地的距离可以任意远，只要有互联网覆盖便可实现对机床刀具的远程监控。通过对报文加密的步骤，保证对机床的远程监控的信息安全。本专利技术的第二有益效果是：通过本系统，可以通过检测主轴电机的工作电流值，并与预设的电流阈值进行比较，得到刀具的状态，结果准确，避免了通过检查机床加工产品从而间接推测刀具磨损情况的不可靠性，以及避免了停车拆卸刀具进行检查的麻烦，解决自动化生产线上机床刀具磨损问题，实现智能刀具监控，保证产品精度和质量，并且可以有效防止刀具碰撞造成的刀具损害。附图说明图1为本专利技术机床刀具监控方法的流程图；图2为本专利技术机床刀具监控方法机床刀具的监控原理图；图3为本专利技术机床刀具监控方法中判断刀具状态的流程图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的实施方法以及解决的技术问题，下面结合附图和实施例作进一步说明。实施例1本专利技术公开的一种基于电流法的机床刀具监控方法，如图1所示，包括以下步骤：数控系统获取主轴电机的工作电流值；数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态。其中，主轴电机的工作电流值是指主轴电机的工作电流大小，刀具的状态，包括刀具正常、崩断、完全磨损或者部分磨损等状态，以及刀具处于部分磨损状态时的磨损程度。上述方法涉及的机床监控原理如图2所示，其中，主轴电机是用于驱动刀具运动的电机，主轴电机由伺服驱动器控制和驱动，伺服驱动器通过总线与数控系统相连接，数控系统是对机床进行自动控制的控制器系统，数控系统可从伺服驱动器中读取电机工作电流大小，并进行相关的处理，从而判定刀具的状态，并可以发送命令给伺服驱动器，从而实现对主轴电机的控制。通过将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较从而得到刀具的状态的原理是，在机床的切削加工过程中主轴电机的实时工作电流值与刀具的切削力相关，而切削力的大小与刀具当前的切削状态相关，即若刀具发生磨损或者崩断，其切削状态就会改变，影响到其切削力大小，从而反映在主轴电机的工作电流值上，因此数控系统通过伺服驱动器读取主轴电机的工作电流值，并将其与预设的电流阈值进行比较，便可以得到刀具的状态。数控系统实时监测刀具的状态并做相应处理，实现对刀具的智能化管理，例如，数控系统监测到刀具处于部分磨损状态时便计算其磨损程度，并将刀具处于部分磨损状态及其磨损程度等信息通知机床操作人员；数控系统监测到刀具处于完全磨损状态时，将刀具的状态信息通知机床操作人员以及时更换刀具；数控系统监测到刀具处于崩断状态时将刀具停下来，然后通知机床操作人员。进一步作为优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流法的机床刀具监控方法，其特征在于，包括以下步骤：数控系统获取主轴电机的工作电流值；数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流法的机床刀具监控方法，其特征在于，包括以下步骤：数控系统获取主轴电机的工作电流值；数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态。2.根据权利要求1所述一种基于电流法的机床刀具监控方法，其特征在于，所述电流阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，所述第三阈值大于第二阈值，所述第二阈值大于第一阈值；所述数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态这一步骤具体包括：判断主轴电机的工作电流值是否大于或等于第三阈值，若是，则判定刀具处于完全磨损状态，反之，则执行下一步骤；判断主轴电机的工作电流值是否大于第二阈值，若是，则判定刀具处于部分磨损状态，反之，则执行下一步骤；判断主轴电机的工作电流值是否大于第一阈值，若是，则判定刀具处于正常状态，反之，则判定刀具处于崩断状态。3.根据权利要求2所述一种基于电流法的机床刀具监控方法，其特征在于，在判定刀具处于部分磨损状态后，还设有计算刀具的磨损程度这一步骤。4.根据权利要求3所述一种基于电流法的机床刀具监控方法，其特征在于，所述计算刀具的磨损程度这一步骤所用的计算公式为：刀具磨损百分比＝100％*(主轴电机的工作电流值-第二阈值)/(第三阈值-第二阈值)。5.根据权利要求1-4任一项所述一种基于电流法的机床刀具监控方法，其特征在于，所述数控系统将主轴电机的工作电流值与预设的电流阈值进行比较，从而得到刀具的状态这一步骤之后，还设有将刀具的状态发送至远程监...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙轩，邱星樾，陈伟伟，曾文艺，
申请(专利权)人：广州市敏嘉机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44