绍兴基于振动分析的刀具状态监测

刀具状态监测与刀具健康是机械加工领域中至关重要的环节，它们直接关系到加工质量、生产效率和安全性。以下是对这两个方面的详细阐述：一、刀具状态监测刀具状态监测是指通过一系列技术手段，实时或定期地对刀具的工作状态进行检测和评估，以发现刀具的异常情况并及时采取措施。其主要目的包括提高加工质量、保证生产效率、延长刀具使用寿命和降低生产成本。监测方法振动监测法：原理：通过监测刀具的振动信号来分析刀具的状态。当刀具出现磨损、破损等异常情况时，其振动信号会发生变化。优点：简单易行，广泛应用于各种机械加工场景。缺点：准确性可能受到环境振动、机床刚性等因素的影响。声发射监测法：原理：通过监测刀具在加工过程中发出的声音信号来分析刀具的状态。声音信号的变化可以反映刀具的裂纹、磨损等情况。优点：准确性较高，能够捕捉到刀具的细微变化。缺点：容易受到环境噪声的干扰，需要较好的噪声隔离措施。在能源领域，如石油和天然气开采、风力发电等，刀具的状态监测对生产效率和设备可靠性有重要影响。绍兴基于振动分析的刀具状态监测

刀具监测主要采用人工检测、离线检测和在线检测三种策略。人工检查是指工人在加工过程中可以凭经验检查刀具的状态；离线检测是在加工前专门对刀具进行检测，预测其寿命，看是否能胜任当前的加工；在线检测又称实时检测，是在加工过程中对刀具进行实时检测，并根据检测结果做出相应的处理。目前刀具检测的算法有很多，有的是利用理论计算刀具上应力的变化来判断刀具的损伤.有的是利用时间序列分析来检测刀具,有的是利用神经网络技术来检测刀具。还有的是利用小波变换理论和神经网络技术来检测刀具,但都是以理论为主。考虑到刀具的塑性损伤在数控加工中很少发生，磨损对数控加工的安全性影响很小，并且可以通过离线检测进行加工，通过在线检测，可以判断微裂纹在当前载荷条件下是否会扩展。如果有可能扩大，我们认为载 荷是危险的，通过减少刀具的进给量来减少刀具上的载荷，以保证刀具的安全性。盈蓓德科技-刀具状态监测。绍兴基于振动分析的刀具状态监测刀具状态监测利用振动传感器获取刀具切削时产生的振动信号。刀具的异常状态往往会引起振动特征的改变。

针对刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测这一问题，提出一种通过通信技术获取机床内部数据，对当前的刀具磨损状态进行识别的方法。通过采集机床内部实时数据并将其与实际加工情景紧密结合，能直接反映当前的加工状态。将卷积神经网络用于构建刀具磨损状态识别模型，直接将采集到的数据作为输入，得到了和传统方法精度近似的预测模型，模型在训练集和在线验证试验中的表现都符合预期。刀具磨损状态识别的方法在投入使用时还有一些问题有待解决：①现有数据是在相同的加工条件下测得的，而实际加工过程中，加工参数以及加工情景是不断变化的，因此需要在下一步的研究中，进行变参数试验，考虑加工参数对于刀具磨损的影响，并针对常用的一些加工场景，建立不同的模型库。变换加工场景，通过获取当前场景，及时匹配相应的预测模型即可。②本研究中的模型是一个固定的模型。今后需要根据实时的信号以及已知的磨损状态，对模型进行实时更新，从而在实时监测过程中实现自学习，不断提升模型的精度和预测效果。盈蓓德科技-刀具状态监测。

刀具监测管理系统是我们基于精密加工行业特征，结合加工中心、车床等机械加工过程，打造的一款刀具状态监测和寿命预测分析系统，通过采集主轴电流（负载）信号、位置信号、速度信号等30维度+数据信号，结合大数据流式处理、自然语言处理等自学习处理算法和行业多年经验数据沉淀，构建一套完整的刀具寿命预测和状态监控管理系统，能够实现100%断刀和崩刃监控，磨损监控识别率达到99%以上，提供基于刀具状态监测和寿命预测的异常停机控制模块，避免因刀具异常导致的产品质量损失和异常撞机事故，帮助用户节约刀具成本30%以上，100%避免刀具异常带来的产品质量损失，为用户提供无忧机加工过程管理。盈蓓德科技-刀具状态监测系统。刀具状态监测系统将在大规模数据上训练好的模型参数迁移到任务中，减少训练时间和计算成本。

关于视觉检查和触觉检查在刀具状态监测中的准确性问题，两者各有其优缺点，难以一概而论哪个更准确。以下是对两种检查方法的详细分析：视觉检查优点：简单快速，易于实施。能立即发现刀具表面明显的损伤、裂纹、缺口或变形等问题。依赖于检查人员的经验，有经验的检查人员能更准确地识别刀具的状态。缺点：*能发现表面明显的损伤，无法检测刀具内部的缺陷。检查结果受光线条件、检查人员视力及经验等因素的影响。触觉检查优点：无需额外设备，直接通过触摸就能发现刀具表面的一些缺陷和问题。可以感知到刀具表面的粗糙度、凹陷等细微变化。缺点：无法检测到肉眼和触感难以察觉的细微缺陷，容易受人为主观判断影响。检查时需要注意安全，避免刀具对手部造成意外伤害。检查结果受检查人员手部清洁度、干燥度及检查力度等因素的影响。刀具状态监测系统利用 GPU 进行加速计算，同时优化监测频率，成功降低了计算成本，同时保证了监测的准确性。绍兴基于振动分析的刀具状态监测

刀具状态监测实时性好的系统，能够在刀具状态发生变化的短时间内及时发出警报。绍兴基于振动分析的刀具状态监测

刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测这个问题，提出一种通过通信技术获取机床内部数据，对当前的刀具磨损状态进行识别的方法。通过采集机床内部实时数据并将其与实际加工情景紧密结合，能直接反映当前的加工状态。将卷积神经网络用于构建刀具磨损状态识别模型，直接将采集到数据作为输入，得到了和传统方法精度近似的预测模型，模型在训练集和在线验证试验中的表现都符合预期。刀具磨损状态识别的方法在投入使用时还有一些问题有待解决：①现有数据是在相同的加工条件下测得的，而实际加工过程中，加工参数以及加工情景是不断变化的，因此需要在下一步的研究中，进行变参数试验，考虑加工参数对于刀具磨损的影响，并针对常用的一些加工场景，建立不同的模型库。变换加工场景时，通过获取当前场景，及时匹配相应的预测模型即可。②本研究中模型是一个固定的模型。今后需要根据实时的信号以及已知的磨损状态，对模型进行实时更新，从而在实时监测过程中实现自学习，不断提升模型的精度和预测效果。绍兴基于振动分析的刀具状态监测