一种刀具磨损监测方法及系统技术方案

本申请涉及一种刀具磨损监测方法及系统，其方法包括构建目标刀具系统对应的初始刀具虚拟模型；通过目标刀具系统的切削加工试验获取试验数据；基于试验数据中的历史属性数据、历史命令数据、历史状态数据以及历史磨损数据，修正初始刀具虚拟模型，得到目标刀具虚拟模型；基于试验数据中的历史状态数据以及历史磨损数据，训练预设的初始刀具磨损监测模型，并结合目标刀具虚拟模型输出的理论磨损结果，迭代训练得到目标刀具磨损监测模型；获取目标加工场景的当前属性数据、当前命令数据以及当前状态数据，并基于目标刀具虚拟模型和目标刀具磨损监测模型，确定当前刀具的实际磨损情况。本申请能够提高刀具磨损监测的准确度和效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种刀具磨损监测方法及系统


[0001]本申请涉及数控机床自动化监测
，尤其是涉及一种刀具磨损监测方法及系统。

技术介绍

[0002]在制造加工领域中，刀具作为计算机数控机床(CNCMT)的关键部件，因此，刀具对加工产品的质量和CNCMT的安全性有很大的影响，而刀具磨损主要影响其切削性能，因此刀具磨损的准确监测和预测不仅可以提高工件的加工精度，而且降低生产成本。然而，由于切削加工的复杂性和时变性，传统的方法仍难以实现准确的实时监督。
[0003]随着材料科学的发展，难加工的合金逐渐应用于制造业(特别是航空航天工业)，这对工件的加工质量有很高的要求。在加工过程中，刀具和工件的温升加剧，刀具表面出现粘附层和硬磨粒，导致刀具在短时间内迅速磨损甚至断裂。刀具磨损带来的表面质量较差，对工件的性能有重大影响，破坏了结构强度、疲劳寿命、可靠性、化学稳定性等。为了提高工件的性能，必须定期更换刀具，此外，还要降低切削成本。主要目标是在最短的时间内以最低成本制造高性能的部件。
[0004]在现有的技术中，通常采用直接测量或间接测量的方法监测和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刀具磨损监测方法，其特征在于，所述方法包括：构建目标刀具系统对应的初始刀具虚拟模型；通过目标刀具系统的切削加工试验获取试验数据；基于所述试验数据中的历史属性数据、历史命令数据、历史状态数据以及历史磨损数据，修正所述初始刀具虚拟模型，得到目标刀具虚拟模型；基于所述试验数据中的历史状态数据以及历史磨损数据，训练预设的初始刀具磨损监测模型，并结合所述目标刀具虚拟模型输出的理论磨损结果，迭代训练得到目标刀具磨损监测模型；获取目标加工场景的当前属性数据、当前命令数据以及当前状态数据，并基于所述目标刀具虚拟模型和目标刀具磨损监测模型，输出当前刀具的磨损仿真结果和磨损预测结果并进行比较，根据比较结果，确定当前刀具的实际磨损情况。2.根据权利要求1所述的刀具磨损监测方法，其特征在于，所述初始刀具虚拟模型包括工件/刀具的几何特征、材料特征、加工环境参数、机床切削参数、切削行为模型以及磨损模型。3.根据权利要求1所述的刀具磨损监测方法，其特征在于，所述当前/历史属性数据包括当前加工时/试验加工时对应的工件/刀具的几何数据、材料数据、机床数据；所述当前/历史命令数据包括当前加工时/试验加工时对应的机床切削数据、加工环境数据；所述历史状态数据包括试验加工时对应刀具的切削力值、温度值以及振动幅值；所述历史磨损数据包括试验加工时对应刀具的历史实际磨损类别和历史实际磨损量；所述当前状态数据包括当前刀具加工时的切削力信号、温度信号以及振动信号。4.根据权利要求3所述的刀具磨损监测方法，其特征在于，基于所述试验数据中的历史属性数据、历史命令数据、历史状态数据以及历史磨损数据，修正所述初始刀具虚拟模型，包括：将试验加工时对应刀具的几何数据与所述初始刀具虚拟模型中对应刀具的几何特征进行比较，并计算几何相对误差；将试验加工时对应的加工环境数据与所述初始刀具虚拟模型中对应映射的加工环境参数进行比较，计算环境相对误差；若几何相对误差和/或环境相对误差大于对应预设的几何/环境阈值，则对所述初始刀具虚拟模型中工件/刀具的几何特征和/或加工环境参数进行修正，直至迭代计算的几何相对误差和环境相对误差均满足对应的阈值条件，并将修正后的初始刀具虚拟模型作为第一刀具虚拟模型；将试验加工时对应的切削力值、温度值、振动幅值以及历史实际磨损量和第一刀具虚拟模型仿真输出的力仿真值、温度仿真值、振动仿真值以及磨损量仿真值进行对应比较，分别计算力相对误差、温度相对误差、幅值相对误差以及磨损误差；若计算力相对误差、温度相对误差、幅值相对误差和/或大于对应预设的力差/温度差/幅值差/磨损差阈值，则对所述第一刀具虚拟模型的仿真过程参数进行调整，以使力相对误差、温度相对误差和/或幅值相对误差满足对应的阈值条件，将调整后的第一刀具虚拟模型
作为第二刀具虚拟模型。5.根据权利要求4所述的刀具磨损监测方法，其特征在于，基于所述试验数据中的历史属性数据、历史命令数据、历史状态数据以及历史磨损数据，修正所述初始刀具虚拟模型，还包括：将所述试验数据中时间序列的历史属性数据、历史命令数据分别与所述第二刀具虚拟模型中对应映射的属性仿真数据和命令仿真数据进行一一匹配；将所述试验数据中时间序列的历史状态数据、历史磨损数据分别与所述第二刀具虚拟模型中对应映射的状态仿真数据和磨损仿真数据进行比较，计算每一对映射参数的相对误差，以得到误差均值和平方差；若所述误差均值和/或平方差大于对应预设的均值阈值/方差阈值，则将第二刀具虚拟模型中不满足对应阈值条件的状态仿真数据和磨损仿真数据清理，并第二刀具虚拟模型中对应的属性仿真数据和命令仿真数据进行修改，直至迭代匹配计算后误差均值和/或平方差小于或等于对应预设的均值阈值/方差阈值，以得到目标刀具虚拟模型。6.根据权利要求1所述的刀具磨损监测方法，其特征在于，所述历史磨损数据包括历史磨损实际类别和历史实际磨损量；所述理论磨损结果包括磨损仿真类别和磨损量仿真结果；所述初始刀具虚拟模型包括初始磨损分类模型和初始磨损量预测模型；则基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄可佳，杨岩，翁剑，石振川，朱大虎，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：