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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：本发明公开了一种数控刀具状态在线监控系统，包括：数据采集模块，用于实时采集加工过程中机床主轴功率信号、三向切削振动信号；碰撞监测模块，用于根据采集的机床主轴端的实时切削振动信号，分析其信号区间的数据均值斜率变化，向机床发出停机指令；刀具加工状态监测模块，根据实际加工情况，选定通道的识别刀具状态实时信号超出设定上、下限阈值，则触发监控报警，向机床发送停机指令；自适应加工模块，用于根据采集机床主轴功率信号，调整加工过程机床的进给倍率；离线分析模块，用于分析历史数据特征；服务模块，用于记录在线监控系统运行状态、刀具加工过程中的日志信息。本发明系统能实现机床刀具状态的在线准确监控。

主权项：1.一种数控刀具状态在线监控系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于实时采集加工过程中机床主轴功率信号、三向切削振动信号以及机床主轴空间位置坐标，选择敏感特征实时信号通道，作为监控刀具状态的识别刀具状态敏感实时信号；碰撞监测模块，用于根据采集的机床主轴端的实时切削振动信号，分析其信号区间的数据均值斜率变化，当斜率突变超出的设定阈值时，向机床发出停机指令；刀具加工状态监测模块，用于根据实际加工情况，选定通道的识别刀具状态实时信号超出设定上、下限阈值，则触发监控报警，向机床发送停机指令；自适应加工模块，用于根据采集机床主轴功率信号，调整加工过程机床的进给倍率；具体如下：若当前时间段机床主轴功率信号均值小于设定功率Pg值，判断刀具此时为空运行状态，将进给倍率调整为最大值；若当前时间段机床主轴功率信号均值保持在最小值Pmmin和最大值Pmmax之间，利用布伦特算法调整加工过程机床的进给倍率；利用布伦特算法调整加工过程机床的进给倍率，过程如下： 式中：为进给倍率b时设定采集周期时段内采集功率的均值，Pm为设定理想功率值；然后根据布伦特算法调整进给倍率值，运算过程中，算法首先利用反二次插值法或线性插值法快速迭代实现超线性收敛，如果不满足插值条件，则利用二分法迭代求根，计算得出符合要求的进给倍率值；具体如下：1利用反二次插值法或线性插值法快速迭代实现超线性收敛；当fbk-2·fbk-1＜0，且|fbk-2|＜|fbk-1|时，若满足fbk-2≠fbk和fbk-1≠fbk； 式中：s表示进给倍率；bk表示当前迭代点的进给倍率，bk-1表示上次迭代点的进给倍率，bk-2表示上上次迭代点的进给倍率，初始运算时bk-2取机床进给倍率设定区间的最小值，bk-1为机床进给倍率设定区间的最大值；fbk为当前迭代点的功率值；否则进行线性插值，满足fbk≠fbk-1； 2利用二分法迭代求根，计算得出符合要求的进给倍率值；若给定固定值δ，按以下步骤计算：2.1若当前进给倍率s不属于区间内，则实施二分法；式中；ak对应为逐步迭代的根所在区间左端点，bk对应当前迭代点；2.2在上次迭代使用二分法的前提下，若使当前迭代利用插值算法，则计算不等式：δ＜|bk-bk-1|和不等式均满足时，则输出进给倍率s作为调整后的进给倍率；否则，二分法将继续实施；2.3在上次迭代使用插值算法的前提下，若使当前迭代利用插值算法，则计算不等式：δ＜|bk-1-bk-2|和不等式均满足时，输出进给倍率s作为调整后的进给倍率；否则，二分法将继续实施，公式如下： 当fb值属于[-ε,ε]时，停止迭代计算，输出运行时进给倍率值；若当前时间段机床主轴功率信号均值小于Pmmin值，提升进给倍率直至机床主轴功率信号均值等于Pmmin值；若当前时间段功率信号均值大于Pmmax值，降低进给倍率直至机床主轴功率信号均值等于Pmmax值；离线分析模块，用于分析历史数据特征，包含数据离线展示、历史数据回访、数据滤波操作、数据特征提取、数据截取、数据合并和数据改正；服务模块，用于记录在线监控系统运行状态、刀具加工过程中的日志信息；日志信息包括日期时间、事件列表、事件限制、日志评估。

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