针对刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测的问题，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。刀具状态监测系统结合多种不同类型的传感器，综合分析刀具的状态，提高监测的准确性和可靠性。南京新型刀具状态监测技术规范
刀具状态监测的发展趋势（一）多传感器融合单一传感器获取的信息往往具有局限性，难以***准确地反映刀具的状态。未来，将多种传感器进行融合，如切削力、振动、声发射、温度、图像等传感器的融合，能够获取更丰富、更***的刀具状态信息，提高监测的准确性和可靠性。（二）在线实时监测随着制造过程的自动化和智能化程度不断提高，对刀具状态监测的实时性要求也越来越高。在线实时监测能够及时发现刀具的状态变化，并在极短的时间内做出响应，实现加工过程的自适应控制和优化。（三）智能化监测利用人工智能、大数据等技术，实现刀具状态监测的智能化。通过对大量监测数据的学习和分析，自动提取刀具状态的特征信息，智能诊断刀具的磨损、破损等状态，并预测刀具的剩余使用寿命。南京新型刀具状态监测技术规范刀具状态监测一些先进的人工智能模型结构复杂，训练和运行需要大量的计算资源。
智能监测技术随着大数据和人工智能技术的发展，深度学习等智能算法被引入刀具磨损监测领域。通过总结和分析切削过程中的信号特征，建立刀具磨损与信号特征之间的映射关系，实现刀具磨损的智能预测和剩余使用寿命的评估。这种方法能够更准确地预测刀具的磨损状态和剩余使用寿命，对满足高精度加工要求和提高自动化加工生产率具有重要意义。综上所述，刀具监测技术涵盖了传统监测方法、在线状态监测技术和智能监测技术等多种手段。在实际应用中，可以根据具体需求和条件选择合适的技术手段进行刀具监测和评估。
三、监测方法1. 直接法直接法是测量与刀具材料损失直接相关的变量，如刀具径向尺寸变动量、工件尺寸变化、后刀面磨损带宽度等。直接法主要有光学图像法、射线法、电阻法、接触法等。其中，光学法直观性强且精度高，但比较大的不足是不能实现在线实时检测，加工过程中的刀具状态变化不能及时被反映出来，具有一定局限性。2. 间接法间接法是测量切削加工过程中产生的与刀具状态相关的信号，如力、声发射、温度、声音、功率、振动等，从而间接分析得出刀具状态。间接法的关键在于找到合适的方法有效地从采集到的信号中提取出信号特征并加以分析以反映刀具状态。目前，研究较多的主要有切削力法、功率法、振动法和声发射法。刀具状态监测系统根据监测结果自动调整刀具的切削参数，从而延长刀具的使用寿命。
刀具状态监测系统的应用范围非常***，主要涵盖了多个工业生产领域。以下是其应用范围的详细归纳：一、金属加工行业在金属零件的加工过程中，刀具长时间运作容易出现磨损、裂纹等问题。刀具状态监测系统可以实时监测刀具的状态和性能，并发出警报，帮助修理工及时发现和处理问题。这不仅提高了生产效率，还保证了加工质量，降低了停机时间和维修成本。二、机床制造行业机床制造过程中，刀具的质量和性能直接影响到产品质量和生产效率。刀具状态监测系统可以对机床上所有刀具进行集中监控，提高生产效率，降低机床生产成本。通过对刀具状态的实时监控，系统能够提前预警刀具磨损或故障，避免生产中断，确保机床的稳定运行。刀具状态监测系统需要与现有机床设备的兼容性，能顺利集成到现有生产系统中，具备扩展性。绍兴自主研发刀具状态监测方案
刀具状态监测检测刀具在切削中产生的声发射信号。刀具的磨损、裂纹等会使声发射信号。南京新型刀具状态监测技术规范
优化切削参数：监测系统可以根据刀具状态和加工条件的变化，自动或辅助操作人员调整切削参数，如切削速度、进给量等，以达到比较好的加工效果。这种优化不仅可以提高加工效率，还可以减少刀具磨损和加工过程中的能量消耗。提高生产安全性：刀具失效可能导致机床损坏、工件报废甚至人身伤害等严重后果。刀具状态监测系统通过实时监测和预警，可以有效预防刀具失效引发的安全事故，保障生产安全。数据分析和决策支持：系统收集的大量刀具状态数据可以用于后续的数据分析和挖掘，为刀具管理、机床维护、工艺优化等提供有力支持。通过数据分析，可以发现刀具失效的规律和原因，为制定更加科学合理的刀具管理策略提供依据。南京新型刀具状态监测技术规范
