一）汽车制造行业在汽车发动机缸体、缸盖等零部件的加工中，采用刀具状态监测技术可以实时监测刀具的磨损情况，及时更换刀具，保证加工质量和生产效率。例如，某汽车制造企业通过安装切削力传感器和振动传感器，对发动机缸体加工过程中的刀具状态进行监测，刀具更换次数减少了30%，生产效率提高了15%。（二）航空航天制造行业航空航天零部件的加工精度要求极高，刀具的状态对加工质量影响巨大。通过刀具状态监测技术，可以有效地保证零件的加工精度和可靠性。例如，在飞机机翼的加工中，利用声发射传感器和温度传感器对刀具状态进行监测，成功避免了因刀具破损而导致的零件报废。（三）模具制造行业模具制造中经常使用复杂形状的刀具，刀具的磨损和破损难以直观判断。采用刀具状态监测技术可以及时发现刀具的异常，提高模具的加工质量和使用寿命。例如，某模具制造企业通过安装图像传感器对刀具的刃口进行实时监测，模具的加工精度提高了20%，模具的使用寿命延长了30%。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。宁波自主研发刀具状态监测公司
一些常见的刀具状态监测系统类型：直接测量系统：测力系统：通过安装在机床工作台上的力传感器来测量切削力的变化。例如，在铣削加工中，刀具磨损会导致切削力增大，通过测力系统可以监测到这一变化。声发射监测系统：检测刀具在切削过程中产生的声发射信号。当刀具出现裂纹或破损时，声发射信号会发生明显改变。间接测量系统：振动监测系统：分析刀具切削时产生的振动信号。通常，刀具磨损加剧会使振动幅度和频率发生变化。比如在车削过程中，刀具磨损会导致振动加剧。功率监测系统：测量机床主轴的功率消耗。随着刀具的磨损，功率消耗也会有所不同。温度监测系统：监测刀具和切削区域的温度。刀具过度磨损时，温度往往会升高。南京智能刀具状态监测应用刀具状态监测系统采集到的数据可能存在噪声、缺失值或异常值，影响模型的训练和预测准确性。
刀具状态直接测量监测方案。一、监测目标实时、准确地获取刀具的几何参数变化，及时发现刀具的磨损、破损等状态，以保证加工质量和生产效率。二、监测对象本次监测针对[具体机床型号]机床上使用的[具体刀具类型]刀具。三、直接测量方法选择采用光学测量法结合图像测量法。四、测量设备及传感器选用高精度的激光位移传感器，用于测量刀具的轮廓和尺寸。配备高分辨率工业相机，用于拍摄刀具的图像。五、测量流程安装传感器将激光位移传感器安装在机床的固定位置，确保能够稳定地测量刀具的关键部位。调整工业相机的位置和角度，使其能够清晰拍摄刀具的全貌。测量前准备对传感器进行校准，确保测量精度。清洁刀具表面，避免杂质影响测量结果。测量操作在机床加工过程的间歇，启动激光位移传感器，对刀具的轮廓进行扫描测量。同时，工业相机拍摄刀具的图像。数据采集与传输传感器和相机采集到的数据通过数据线传输到数据处理单元。数据分析利用专门的图像处理软件对刀具图像进行分析，提取刀具的几何特征。对激光位移传感器测量的数据进行处理，计算刀具的磨损量、尺寸变化等参数。
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-刀具状态监测系统。刀具状态监测系统可以分析刀具切削时产生的振动信号。通常，刀具磨损加剧会使振动幅度和频率发生变化。
刀具状态监测系统在机械加工中扮演着至关重要的角色，其主要作用体现在以下几个方面：实时监测与预警：系统能够实时监测刀具的多种状态参数，如振动、温度、切削力等，通过数据分析及时发现刀具的异常或即将失效的迹象。这种实时监测功能使得操作人员能够在刀具性能下降或失效之前采取相应措施，避免加工过程中的故障和停机，从而提高生产效率和加工质量。提高加工精度：刀具的状态直接影响加工精度。通过监测系统，可以精确掌握刀具的磨损情况、几何尺寸变化等，从而及时调整切削参数或更换刀具，确保加工过程中的稳定性和一致性，提高加工精度和表面质量。延长刀具寿命：合理的刀具管理和维护是延长刀具寿命的关键。刀具状态监测系统能够指导操作人员根据刀具的实际状态进行维护和更换，避免过早更换或过度使用导致的浪费，从而有效降低生产成本。刀具状态监测系统可以提前预知刀具需要更换或维护的时间，避免因刀具突然损坏而造成的生产中断。新型刀具状态监测系统
刀具状态监测需要采用更高效的训练算法和优化算法，如随机梯度下降的变体、自适应优化算法等。宁波自主研发刀具状态监测公司
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。宁波自主研发刀具状态监测公司
