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在数控切削加工中刀具磨损是影响工件加工精度、表面质量和生产效率的关键因素,刀具磨损状态的在线监测具有重要意义。现有刀具磨损监测方法存在传感检测不便于实际应用、提取的特征易受工况参数影响等问题。本文从实际生产需求出发,提出了一种基于主轴电机电流信号的铣刀磨损状态定量监测方法,其主要研究内容如下: 首先,在分析刀具磨损规律和铣削力模型的基础上,给出了基于主轴电机电流的铣刀磨损状态监测原理并分析了其存在的难点。搭建了主轴电机电流信号监测试验系统,完成平面铣削刀具磨损的试验设计。 分析了铣削加工过程中主轴电机电流信号随刀具磨损和切削深度变化的时、频域响应特性。刀具磨损和切削深度变化都会引起主轴电机电流信号时、频域能量大小的变化,但刀具磨损导致的信主轴电机电流号频域能量分布变化和信号幅值上升趋势不受切削深度变化影响。 针对主轴电机电流信号因铣削刀具磨损而产生的频域能量分布变化特性,提出一种品质可调小波能量熵特征;针对主轴电机电流信号因铣削刀具磨损而产生的上升趋势特性,提出基于非负矩阵分解的磨损模式投影系数特征;并就所提取两个特征对刀具磨损状态的敏感性进行了试验验证与分析。 最后以提取的主轴电机电流信号特征作为输入,建立基于支持向量机的刀具磨损定量识别模型,完成了模型的训练。通过试验测试表明,刀具后刀面平均磨损宽度识别的平均相对误差为12.43%,具有较高的识别精度和可靠性。