用于測量切削刀具的使用壽命的方法、控制裝置和系統制造方法及圖紙

本發明專利技術一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法、控制裝置和系統，切削刀具受電機驅動，分別對多個工件進行切削，該方法包括：a)獲取第一電流值；b)獲取當前工件的實際加工條件，并獲得多個采樣電流值；c)根據多個采樣電流值、第一電流值、采樣周期以及電源電壓，得到切削刀具對當前工件進行切削期間所消耗的能量值，并進行存儲；d)判定實際加工條件與初始加工條件是否一致；e)將能量值與第一閾值進行比較；f)進行計數；g)判定工件數a的數值以及當前工件的實際加工條件是否滿足預定條件；h)得到能量比值；i)將能量比值與第二閾值進行比較；j)判定切削刀具的使用壽命到達。

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.

【技術實現步驟摘要】
用于測量切削刀具的使用壽命的方法、控制裝置和系統
本專利技術涉及數控機床的切削刀具的壽命預測和管理，尤其涉及用于測量切削刀具的使用壽命的方法和系統。
技術介紹
切削刀具作為切削加工系統中的重要環節之一，在現代化生產過程中對其壽命的預測及管理顯得越來越重要，一直以來也是機械加工研究中的重點和熱點。傳統方法對切削刀具的壽命判斷一般是通過對刀具表面進行觀察，并測量后刀面的磨損量，達到磨鈍標準后，即判斷壽命到達，或者是通過對被加工工件的表面粗糙度進行監控，當工件表面粗糙度開始達不到要求時，判斷該切削刀具壽命到達。然而在實際量產中，這兩種方法實施起來均較為不便。切削刀具的磨損量測量需停機并將切削刀具取下，從而進行測量；現代化量產作業中一位操作員往往對應多臺加工設備，如若對工件進行抽樣檢查粗糙度，則對生產效率會有一定的影響。此外，即便是發現表面粗糙度不達標時，也會有一定延誤，不能及時更換切削刀具，從而產生浪費。因此在目前的實際生產中，切削刀具的壽命管理一般是以加工工件個數為標準來制定管理制度，當加工件數達到規定的數量后，即認為該切削刀具壽命到達。該方法由于切削刀具的個體差異，時常會發生切削刀具過度加工或提前報廢等情況，導致切削刀具不能合理地利用。為徹底改善這一狀況，構建一個能對切削刀具壽命進行定量管理的加工系統顯得尤為必要。多年來，國內外學者針對切削刀具磨損在線監測領域也做出了大量的工作，如專利申請號為：CN200910082547.X,專利技術名稱為：基于影像的刀具在線檢測與補償系統及方法，利用攝像裝置對刀具磨損量進行在線檢測。如專利申請號為：CN92111137.1，專利技術名稱為：一種刀具失效綜合監控方法與裝置，利用聲發射與振動信號來監控刀具的失效工況。然而實際生產的作業環境較為惡劣(如冷卻介質，切屑等)，利用攝像裝置對刀具監控方法操作起來十分不便且其精度難以保證。聲發射與振動信號的方法需要在機床中額外設置傳感器，一般機床中空間有限設置起來也不是很容易，此外量產線中往往有多臺設備一同使用，互相產生的聲音及振動會引起干擾，信號處理時很難進行有效的過濾。因此這些方法大多只適用于實驗室研究，在量產設備中應用起來難度較大。再者這些利用外接傳感器的監測方法基本上都是采用獨立的信號監測和處理模塊，并沒有對數控機床本身的已有信息進行有效的利用。
技術實現思路
本專利技術的目的旨在克服現有技術不足，提供一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法、控制裝置和系統，該方法、控制裝置和系統適用于量產加工設備的在線定量的切削刀具的壽命管理，能夠根據歷史數據實時地對切削刀具的壽命進行預測，在達到壽命標準前發出換刀信號。本專利技術提供一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法，所述切削刀具受電機驅動，分別對多個工件進行切削，所述方法包括：a)在所述切削刀具對所述多個工件開始切削之前，設定所述切削刀具的初始加工條件，并對所述電機進行測量，以獲取所述電機的第一電流值；b)將所述多個工件中正在被所述切削刀具進行切削的一個工件作為當前工件，在對所述當前工件進行切削之前，獲取所述切削刀具對所述當前工件進行切削的實際加工條件，并且在所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間，對所述電機進行測量，獲取所述電機的多個電流值，以固定的采樣周期對所述多個電流值進行采樣，獲得多個采樣電流值；c)根據所述多個采樣電流值、所述第一電流值、所述采樣周期以及為所述電機供電的電源電壓，得到所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間所消耗的能量值，并進行存儲；d)判定所述實際加工條件與所述初始加工條件是否一致，如果一致，則進入步驟e)，如果不一致，則進入步驟f)；e)將所述能量值與第一閾值進行比較，如果所述能量值大于等于所述第一閾值，則進入步驟j)，如果所述能量值小于所述第一閾值，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，f)進行計數，將實際加工條件相同但與所述初始條件不同的工件數a的數值加1，a的初始值為0，且a是大于等于0的整數；g)判定所述工件數a的數值以及所述當前工件的實際加工條件是否滿足預定條件，如果滿足，則進入步驟h)，如果不滿足，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，h)取出步驟c)中存儲的所述切削刀具切削所述當前工件之前的預定個數的工件所分別消耗的預定個數的能量值，根據所述能量值以及所述預定個數的能量值得到能量比值；i)將所述能量比值與第二閾值進行比較，如果所述能量比值大于等于所述第二閾值，則進入步驟j)，如果所述能量比值小于所述第二閾值，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，j)判定所述切削刀具的使用壽命到達。通過本專利技術的方法，可以實時監測切削刀具的使用壽命，從而提高生產量，降低生產成本。步驟c)中，根據以下等式1得到所述能量值，等式1其中，AC表示所述能量值，In是所述多個采樣電流值中的第n個采樣電流值，In+1是所述多個采樣電流值中的第n+1個采樣電流值，m是所述多個采樣電流值的個數，m是大于等于1的整數，1≤n≤m，IF是所述第一電流值，P是所述采樣周期，V是所述電源電壓。如此，可以獲得切削刀具切削每個工件所消耗的能量值。第一閾值是預先對所述切削刀具進行試驗而確定的。如此，可以針對一種類型的切削刀具設定相應的第一閾值，作為后續的判定標準。步驟g)中，進一步包括以下步驟：g1)判定a的數值是否大于1，如果是，則進入步驟g2)，如果不是，則將所述當前工件之后的下一個工件作為所述一個工件，并返回步驟b)；g2)判定所述當前工件的實際加工條件與所述當前工件的前一個工件的實際加工條件是否一致，如果一致，則進入步驟g3)，如果不一致，則進入步驟g4)；g3)判定a的數值是否大于等于所述預定個數加1，如果是，則進入步驟h)，如果不是，則將所述當前工件之后的下一個工件作為所述一個工件，并返回步驟b)；g4)使a的數值為0，將所述當前工件之后的下一個工件作為所述一個工件，并返回步驟b)，其中，所述預定條件是指所述當前工件的實際加工條件與所述當前工件的前一個工件的實際加工條件一致以及a的數值大于1且大于等于所述預定個數加1。如此，可以對每個工件的實際加工條件進行判定，并在連續數個工件的實際加工條件相同的情況下，計算能量比值，并與第二閾值進行比較。從而可以避免誤判定。預定個數為奇數。預定個數為5個，并根據如下等式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表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第1個工件進行加工所消耗的能量值，AC-2表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第2個工件進行加工所消耗的能量值，AC-3表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第3個工件進行加工所消耗的能量值，AC-4表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第4個工件進行加工所消耗的能量值，AC-5表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第5個工件進行加工所消耗的能量值。如此，可以計算得到能量比值。Ae表示所述第一閾值，且所述第一閾值是所述切削刀具切削第e個工件時所消耗的能量值，根據上述第一閾值以及所述切削刀具切本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法，所述切削刀具受電機驅動，分別對多個工件進行切削，其特征在于，所述方法包括：a)在所述切削刀具對所述多個工件開始切削之前，設定所述切削刀具的初始加工條件，并對所述電機進行測量，以獲取所述電機的第一電流值；b)將所述多個工件中正在被所述切削刀具進行切削的一個工件作為當前工件，在對所述當前工件進行切削之前，獲取所述切削刀具對所述當前工件進行切削的實際加工條件，并且在所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間，對所述電機進行測量，獲取所述電機的多個電流值，以固定的采樣周期對所述多個電流值進行采樣，獲得多個采樣電流值；c)根據所述多個采樣電流值、所述第一電流值、所述采樣周期以及為所述電機供電的電源電壓，得到所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間所消耗的能量值，并進行存儲；d)判定所述實際加工條件與所述初始加工條件是否一致，如果一致，則進入步驟e)，如果不一致，則進入步驟f)；e)將所述能量值與第一閾值進行比較，如果所述能量值大于等于所述第一閾值，則進入步驟j)，如果所述能量值小于所述第一閾值，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，f)進行計數，將實際加工條件相同但與所述初始條件不同的工件數a的數值加1，a的初始值為0，且a是大于等于0的整數；g)判定所述工件數a的數值以及所述當前工件的實際加工條件是否滿足預定條件，如果滿足，則進入步驟h)，如果不滿足，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，h)取出步驟c)中存儲的所述切削刀具切削所述當前工件之前的預定個數的工件所分別消耗的預定個數的能量值，根據所述能量值以及所述預定個數的能量值得到能量比值；i)將所述能量比值與第二閾值進行比較，如果所述能量比值大于等于所述第二閾值，則進入步驟j)，如果所述能量比值小于所述第二閾值，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，j)判定所述切削刀具的使用壽命到達。...

【技術特征摘要】
1.一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法，所述切削刀具受電機驅動，分別對多個工件進行切削，其特征在于，所述方法包括：a)在所述切削刀具對所述多個工件開始切削之前，設定所述切削刀具的初始加工條件，并對所述電機進行測量，以獲取所述電機的第一電流值；b)將所述多個工件中正在被所述切削刀具進行切削的一個工件作為當前工件，在對所述當前工件進行切削之前，獲取所述切削刀具對所述當前工件進行切削的實際加工條件，并且在所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間，對所述電機進行測量，獲取所述電機的多個電流值，以固定的采樣周期對所述多個電流值進行采樣，獲得多個采樣電流值；c)根據所述多個采樣電流值、所述第一電流值、所述采樣周期以及為所述電機供電的電源電壓，得到所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間所消耗的能量值，并進行存儲；d)判定所述實際加工條件與所述初始加工條件是否一致，如果一致，則進入步驟e)，如果不一致，則進入步驟f)；e)將所述能量值與第一閾值進行比較，如果所述能量值大于等于所述第一閾值，則進入步驟j)，如果所述能量值小于所述第一閾值，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，f)進行計數，將實際加工條件相同但與所述初始條件不同的工件數a的數值加1，a的初始值為0，且a是大于等于0的整數；g)判定所述工件數a的數值以及所述當前工件的實際加工條件是否滿足預定條件，如果滿足，則進入步驟h)，如果不滿足，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，h)取出步驟c)中存儲的所述切削刀具切削所述當前工件之前的預定個數的工件所分別消耗的預定個數的能量值，根據所述能量值以及所述預定個數的能量值得到能量比值；i)將所述能量比值與第二閾值進行比較，如果所述能量比值大于等于所述第二閾值，則進入步驟j)，如果所述能量比值小于所述第二閾值，則將所述當前工件之后的下一個工件作為正在被所述切削刀具進行切削的所述一個工件，并返回步驟b)，j)判定所述切削刀具的使用壽命到達。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c)中，根據以下等式1得到所述能量值，等式1其中，AC表示所述能量值，In是所述多個采樣電流值中的第n個采樣電流值，In+1是所述多個采樣電流值中的第n+1個采樣電流值，m是所述多個采樣電流值的個數，m是大于等于1的整數，1≤n≤m，IF是所述第一電流值，P是所述采樣周期，V是所述電源電壓。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一閾值是預先對所述切削刀具進行試驗而確定的。4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟g)中，進一步包括以下步驟：g1)判定a的數值是否大于1，如果是，則進入步驟g2)，如果不是，則將所述當前工件之后的下一個工件作為所述一個工件，并返回步驟b)；g2)判定所述當前工件的實際加工條件與所述當前工件的前一個工件的實際加工條件是否一致，如果一致，則進入步驟g3)，如果不一致，則進入步驟g4)；g3)判定a的數值是否大于等于所述預定個數加1，如果是，則進入步驟h)，如果不是，則將所述當前工件之后的下一個工件作為所述一個工件，并返回步驟b)；g4)使a的數值為0，將所述當前工件之后的下一個工件作為所述一個工件，并返回步驟b)，其中，所述預定條件是指所述當前工件的實際加工條件與所述當前工件的前一個工件的實際加工條件一致以及a的數值大于1且大于等于所述預定個數加1。5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述預定個數為奇數。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述預定個數為5個，并根據如下等式2得到所述能量比值，其中，A比表示所述能量比值，AC-1表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第1個工件進行加工所消耗的能量值，AC-2表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第2個工件進行加工所消耗的能量值，AC-3表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第3個工件進行加工所消耗的能量值，AC-4表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第4個工件進行加工所消耗的能量值，AC-5表示所述切削刀具對緊接在所述當前工件之前的第5個工件進行加工所消耗的能量值。7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，Ae表示所述第一閾值，且所述第一閾值是所述切削刀具切削第e個工件時所消耗的能量值，根據上述第一閾值以及所述切削刀具切削所述第e個工件之前的所述預定個數的工件所分別消耗的能量值，預先設定所述第二閾值，其中，e為大于等于1的整數。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二閾值是通過以下等式3被預先設定，其中，A閾值2表示所述第二閾值，Ae-1表示所述切削刀具切削第e-1個工件所消耗的能量值，Ae-2表示所述切削刀具切削第e-2個工件所消耗的能量值，Ae-3表示所述切削刀具切削第e-3個工件所消耗的能量值，Ae-4表示所述切削刀具切削第e-4個工件所消耗的能量值，Ae-5表示所述切削刀具切削第e-5個工件所消耗的能量值，其中，e是大于5的整數。9.如權利要求1到8中任一項所述的方法，其特征在于，所述初始加工條件包括所述切削刀具的初始轉速和初始進刀量，所述實際加工條件包括所述切削刀具的實際轉速和實際進刀量。10.一種用于測量切削刀具的使用壽命的控制裝置，所述切削刀具受電機驅動，分別對多個工件進行切削，其特征在于，所述控制裝置包括：初始單元，所述測量設定單元在所述切削刀具對所述多個工件開始切削之前，設定所述切削刀具的初始加工條件，并獲取測量到的所述電機的第一電流值；采樣單元，所述采樣單元將所述多個工件中正在被所述切削刀具進行切削的一個工件作為當前工件，在對所述當前工件進行切削之前，獲取所述切削刀具對所述當前工件進行切削的實際加工條件，并且在所述切削刀具對所述當前工件進行切削期間，以固定的采樣周期對測量到的所述電機的多個電流值進行采樣，獲得多個采樣電流值；能量值計算...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪浩天，彭玉紅，松尾博樹，阿久津秀俊，
申請(專利權)人：日立汽車系統中國有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31