刀具磨损状态智能监测技术研究现状与展望

田佩彬， 王宝金*， 沈锦桃

(1.南京林业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210037；2.镇江中福马机械有限公司，江苏 镇江 212127)

切削加工是指在各种机床上使用工艺要求所对应的刀具对毛坯件进行加工，以获得形状、尺寸、表面质量等符合工艺要求产品的过程。在切削过程中，由于切削载荷等复杂的作用，刀具会逐渐磨损[1]。使用磨损的刀具进行切削作业，不仅使得加工精度下降、效率降低，还会导致安全风险，并降低机床的使用寿命[2]。从20世纪80年代开始，刀具管理已成为生产车间管理的重要组成部分[3]。研究显示，基于刀具磨损状态监测的刀具管理机制能够有效降低生产成本，提高生产效率和加工质量，提高生产过程的可靠性和安全性[4]。

传统的刀具磨损状态监测方法大多依靠工人根据切削过程中的产生的噪声、振动等现象来判断刀具的磨损情况，或者每隔一段时间做一次停机检测。人工识别的准确率低，而停机检测需要频繁启停机床，对加工效率影响大。刀具磨损状态智能监测技术是基于电子信息技术和人工智能技术的一种刀具磨损状态在线监测技术，利用非线性建模和智能算法等技术手段对采集的切削过程中的电子信号进行实时处理与分析，实现对刀具磨损状态的信号识别和预测。刀具磨损状态智能监测技术主要包括刀具状态信号的采集、处理以及识别三个部分。

1 刀具磨损状态信号采集

刀具磨损状态信号采集是刀具磨损状态智能监测的第一步。……