本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床的切削刀具的壽命預(yù)測和管理，尤其涉及用于測量切削刀具的使用壽命的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

切削刀具作為切削加工系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一，在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中對(duì)其壽命的預(yù)測及管理顯得越來越重要，一直以來也是機(jī)械加工研究中的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)方法對(duì)切削刀具的壽命判斷一般是通過對(duì)刀具表面進(jìn)行觀察，并測量后刀面的磨損量，達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)后，即判斷壽命到達(dá)，或者是通過對(duì)被加工工件的表面粗糙度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)工件表面粗糙度開始達(dá)不到要求時(shí)，判斷該切削刀具壽命到達(dá)。然而在實(shí)際量產(chǎn)中，這兩種方法實(shí)施起來均較為不便。切削刀具的磨損量測量需停機(jī)并將切削刀具取下，從而進(jìn)行測量；現(xiàn)代化量產(chǎn)作業(yè)中一位操作員往往對(duì)應(yīng)多臺(tái)加工設(shè)備，如若對(duì)工件進(jìn)行抽樣檢查粗糙度，則對(duì)生產(chǎn)效率會(huì)有一定的影響。此外，即便是發(fā)現(xiàn)表面粗糙度不達(dá)標(biāo)時(shí)，也會(huì)有一定延誤，不能及時(shí)更換切削刀具，從而產(chǎn)生浪費(fèi)。因此在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，切削刀具的壽命管理一般是以加工工件個(gè)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)來制定管理制度，當(dāng)加工件數(shù)達(dá)到規(guī)定的數(shù)量后，即認(rèn)為該切削刀具壽命到達(dá)。該方法由于切削刀具的個(gè)體差異，時(shí)常會(huì)發(fā)生切削刀具過度加工或提前報(bào)廢等情況，導(dǎo)致切削刀具不能合理地利用。

為徹底改善這一狀況，構(gòu)建一個(gè)能對(duì)切削刀具壽命進(jìn)行定量管理的加工系統(tǒng)顯得尤為必要。多年來，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)切削刀具磨損在線監(jiān)測領(lǐng)域也做出了大量的工作，如專利申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N200910082547.X,發(fā)明名稱為：基于影像的刀具在線檢測與補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，利用攝像裝置對(duì)刀具磨損量進(jìn)行在線檢測。如專利申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N92111137.1，發(fā)明名稱為：一種刀具失效綜合監(jiān)控方法與裝置，利用聲發(fā)射與振動(dòng)信號(hào)來監(jiān)控刀具的失效工況。然而實(shí)際生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)境較為惡劣(如冷卻介質(zhì)，切屑等)，利用攝像裝置對(duì)刀具監(jiān)控方法操作起來十分不便且其精度難以保證。聲發(fā)射與振動(dòng)信號(hào)的方法需要在機(jī)床中額外設(shè)置傳感器，一般機(jī)床中空間有限設(shè)置起來也不是很容易，此外量產(chǎn)線中往往有多臺(tái)設(shè)備一同使用， 互相產(chǎn)生的聲音及振動(dòng)會(huì)引起干擾，信號(hào)處理時(shí)很難進(jìn)行有效的過濾。因此這些方法大多只適用于實(shí)驗(yàn)室研究，在量產(chǎn)設(shè)備中應(yīng)用起來難度較大。再者這些利用外接傳感器的監(jiān)測方法基本上都是采用獨(dú)立的信號(hào)監(jiān)測和處理模塊，并沒有對(duì)數(shù)控機(jī)床本身的已有信息進(jìn)行有效的利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法、控制裝置和系統(tǒng)，該方法、控制裝置和系統(tǒng)適用于量產(chǎn)加工設(shè)備的在線定量的切削刀具的壽命管理，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地對(duì)切削刀具的壽命進(jìn)行預(yù)測，在達(dá)到壽命標(biāo)準(zhǔn)前發(fā)出換刀信號(hào)。

本發(fā)明提供一種用于測量切削刀具的使用壽命的方法，所述切削刀具受電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別對(duì)多個(gè)工件進(jìn)行切削，所述方法包括：

a)在所述切削刀具對(duì)所述多個(gè)工件開始切削之前，設(shè)定所述切削刀具的初始加工條件，并對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行測量，以獲取所述電機(jī)的第一電流值；

b)將所述多個(gè)工件中正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的一個(gè)工件作為當(dāng)前工件，在對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削之前，獲取所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削的實(shí)際加工條件，并且在所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間，對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行測量，獲取所述電機(jī)的多個(gè)電流值，以固定的采樣周期對(duì)所述多個(gè)電流值進(jìn)行采樣，獲得多個(gè)采樣電流值；

c)根據(jù)所述多個(gè)采樣電流值、所述第一電流值、所述采樣周期以及為所述電機(jī)供電的電源電壓，得到所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間所消耗的能量值，并進(jìn)行存儲(chǔ)；

d)判定所述實(shí)際加工條件與所述初始加工條件是否一致，如果一致，則進(jìn)入步驟e)，如果不一致，則進(jìn)入步驟f)；

e)將所述能量值與第一閾值進(jìn)行比較，如果所述能量值大于等于所述第一閾值，則進(jìn)入步驟j)，如果所述能量值小于所述第一閾值，則將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件，并返回步驟b)，

f)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將實(shí)際加工條件相同但與所述初始條件不同的工件數(shù)a的數(shù)值加1，a的初始值為0，且a是大于等于0的整數(shù)；

g)判定所述工件數(shù)a的數(shù)值以及所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件是否滿足預(yù)定條件，如果滿足，則進(jìn)入步驟h)，如果不滿足，則將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被所 述切削刀具進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件，并返回步驟b)，

h)取出步驟c)中存儲(chǔ)的所述切削刀具切削所述當(dāng)前工件之前的預(yù)定個(gè)數(shù)的工件所分別消耗的預(yù)定個(gè)數(shù)的能量值，根據(jù)所述能量值以及所述預(yù)定個(gè)數(shù)的能量值得到能量比值；

i)將所述能量比值與第二閾值進(jìn)行比較，如果所述能量比值大于等于所述第二閾值，則進(jìn)入步驟j)，如果所述能量比值小于所述第二閾值，則將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件，并返回步驟b)，

j)判定所述切削刀具的使用壽命到達(dá)。

通過本發(fā)明的方法，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測切削刀具的使用壽命，從而提高生產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。

步驟c)中，根據(jù)以下等式1得到所述能量值，

等式1

其中，A_C表示所述能量值，I_n是所述多個(gè)采樣電流值中的第n個(gè)采樣電流值，I_n+1是所述多個(gè)采樣電流值中的第n+1個(gè)采樣電流值，m是所述多個(gè)采樣電流值的個(gè)數(shù)，m是大于等于1的整數(shù)，1≤n≤m，I_F是所述第一電流值，P是所述采樣周期，V是所述電源電壓。

如此，可以獲得切削刀具切削每個(gè)工件所消耗的能量值。

第一閾值是預(yù)先對(duì)所述切削刀具進(jìn)行試驗(yàn)而確定的。

如此，可以針對(duì)一種類型的切削刀具設(shè)定相應(yīng)的第一閾值，作為后續(xù)的判定標(biāo)準(zhǔn)。

步驟g)中，進(jìn)一步包括以下步驟：

g1)判定a的數(shù)值是否大于1，如果是，則進(jìn)入步驟g2)，如果不是，則將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為所述一個(gè)工件，并返回步驟b)；

g2)判定所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與所述當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件是否一致，如果一致，則進(jìn)入步驟g3)，如果不一致，則進(jìn)入步驟g4)；

g3)判定a的數(shù)值是否大于等于所述預(yù)定個(gè)數(shù)加1，如果是，則進(jìn)入步驟h)，如果不是，則將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為所述一個(gè)工件，并返回步驟b)；

g4)使a的數(shù)值為0，將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為所述一個(gè)工件，并返回步驟b)，

其中，所述預(yù)定條件是指所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與所述當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件一致以及a的數(shù)值大于1且大于等于所述預(yù)定個(gè)數(shù)加1。

如此，可以對(duì)每個(gè)工件的實(shí)際加工條件進(jìn)行判定，并在連續(xù)數(shù)個(gè)工件的實(shí)際加工條件相同的情況下，計(jì)算能量比值，并與第二閾值進(jìn)行比較。從而可以避免誤判定。

預(yù)定個(gè)數(shù)為奇數(shù)。預(yù)定個(gè)數(shù)為5個(gè)，并根據(jù)如下等式2得到所述能量比值，

等式2

其中，A_比表示所述能量比值，A_C-1表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第1個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-2表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第2個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-3表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第3個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-4表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第4個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-5表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第5個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值。

如此，可以計(jì)算得到能量比值。

A_e表示所述第一閾值，且所述第一閾值是所述切削刀具切削第e個(gè)工件時(shí)所消耗的能量值，根據(jù)上述第一閾值以及所述切削刀具切削所述第e個(gè)工件之前的所述預(yù)定個(gè)數(shù)的工件所分別消耗的能量值，預(yù)先設(shè)定所述第二閾值，其中，e為大于等于1的整數(shù)。

第二閾值是通過以下等式3被預(yù)先設(shè)定，

等式3

其中，A_閾值2表示所述第二閾值，A_e-1表示所述切削刀具切削第e-1個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-2表示所述切削刀具切削第e-2個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-3表示所述切削刀具切削第e-3個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-4表示所述切削刀具切削第e-4個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-5表示所述切削刀具切削第e-5個(gè)工件所消耗的能量值，其中，e是大于5的整數(shù)。

在等式2和等式3中，使用相同數(shù)量的能量值進(jìn)行計(jì)算，并分別得到能量比值和第二閾值，此后將能量比值與第二閾值進(jìn)行比較，從而可以避免誤判定。

所述初始加工條件包括所述切削刀具的初始轉(zhuǎn)速和初始進(jìn)刀量，所述實(shí)際加工條件包括所述切削刀具的實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際進(jìn)刀量。

本發(fā)明還一種用于測量切削刀具的使用壽命的控制裝置，所述切削刀具受電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別對(duì)多個(gè)工件進(jìn)行切削，所述控制裝置包括：

初始單元，所述測量設(shè)定單元在所述切削刀具對(duì)所述多個(gè)工件開始切削之前，設(shè)定所述切削刀具的初始加工條件，并獲取測量到的所述電機(jī)的第一電流值；

采樣單元，所述采樣單元將所述多個(gè)工件中正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的一個(gè)工件作為當(dāng)前工件，在對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削之前，獲取所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削的實(shí)際加工條件，并且在所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間，以固定的采樣周期對(duì)測量到的所述電機(jī)的多個(gè)電流值進(jìn)行采樣，獲得多個(gè)采樣電流值；

能量值計(jì)算單元，所述根能量值計(jì)算單元據(jù)所述多個(gè)采樣電流值、所述第一電流值、所述采樣周期以及為所述電機(jī)供電的電源電壓，得到所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間所消耗的能量值，并進(jìn)行存儲(chǔ)；

加工條件判定單元，所述加工條件判定單元判定所述實(shí)際加工條件與所述初始加工條件是否一致；

第一判定單元，在所述加工條件判定單元判定所述實(shí)際加工條件與所述初始加工條件是一致的情況下，所述第一判定單元判定所述能量值是否大于等于第一閾值；

計(jì)數(shù)單元，如果所述加工條件判定單元判定所述實(shí)際加工條件與所述初始加工條件不一致，則進(jìn)行計(jì)數(shù)，將實(shí)際加工條件相同但與所述初始條件不同的工件數(shù)a的數(shù)值加1，a的初始值為0，且a是大于等于0的整數(shù)；

第二判定單元，判定所述工件數(shù)a以及所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件是否滿足預(yù)定條件；

能量比值計(jì)算單元，在所述第二判定單元判定所述工件數(shù)a的數(shù)值以及所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件滿足預(yù)定條件的情況下，取出存儲(chǔ)的所述切削刀具切削所述當(dāng)前工件之前的預(yù)定個(gè)數(shù)的工件所分別消耗的預(yù)定個(gè)數(shù)的能量值，并根據(jù)所述能量值以及所述預(yù)定個(gè)數(shù)的能量值得到能量比值；

第三判定單元，所述第三判定單元將所述能量比值與第二閾值進(jìn)行比較，判定所述能量比值是否大于等于第二閾值；

判定壽命到達(dá)單元，如果所述第一判定單元判定所述能量值大于等于第一閾值或者所述第三判定單元判定所述能量比值大于等于第二閾值，則所述判定壽命到達(dá)單元判定所述切削刀具的使用壽命到達(dá)；

其中，如果所述第一判定單元判定所述能量值小于第一閾值或所述第三判定單元判定所述能量比值小于等于第二閾值或所述第二判定單元判定所述工件數(shù)a的數(shù)值以及所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件不滿足預(yù)定條件，則所述采樣單元將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件。

根據(jù)以下等式1得到所述能量值，

等式1

其中，A_C表示所述能量值，I_n是所述多個(gè)采樣電流值中的第n個(gè)采樣電流值，I_n+1是所述多個(gè)采樣電流值中的第n+1個(gè)采樣電流值，m是所述多個(gè)采樣電流值的個(gè)數(shù)，m是大于等于1的整數(shù)，1≤n≤m，I_F是所述第一電流值，P是所述采樣周期，V是所述電源電壓。

所述第一閾值是預(yù)先對(duì)所述切削刀具進(jìn)行試驗(yàn)而確定的。

所述第二判定單元進(jìn)一步包括以下單元：

第四判定單元，判定a的數(shù)值是否大于1；

第五判定單元，在所述第四判定單元判定a的數(shù)值大于1的情況下，判定所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與所述當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件是否一致；

第六判定單元，在所述第五判定單元判定所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與所述當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件一致的情況下，判定a的數(shù)值是否大于等于所述預(yù)定個(gè)數(shù)加1；

其中，如果所述第六判定單元判定a的數(shù)值大于等于所述預(yù)定個(gè)數(shù)，則所述能量比值計(jì)算單元計(jì)算所述能量比值，如果所述第四判定單元判定a的數(shù)值沒有大于1，則所述采樣單元將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件，如果所述第五判定單元判定所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與所述當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件不一致，則所述計(jì)數(shù)單元使a的數(shù)值為0，且所述采樣單元將所述當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被所述切削刀具進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件，

其中，所述預(yù)定條件是指所述當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與所述當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件一致以及a的數(shù)值大于1且大于等于所述預(yù)定個(gè)數(shù)加1。

所述預(yù)定個(gè)數(shù)為奇數(shù)。

所述預(yù)定個(gè)數(shù)為5個(gè)，并根據(jù)如下等式2得到所述能量比值，

等式2

其中，A_比表示所述能量比值，A_C-1表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第1個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-2表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第2個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-3表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第3個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-4表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前 的第4個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-5表示所述切削刀具對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第5個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值。

A_e表示所述第一閾值，且所述第一閾值是所述切削刀具切削第e個(gè)工件時(shí)所消耗的能量值，根據(jù)上述第一閾值以及所述切削刀具切削所述第e個(gè)工件之前的所述預(yù)定個(gè)數(shù)的工件所分別消耗的能量值，預(yù)先設(shè)定所述第二閾值，其中，e為大于等于1的整數(shù)。

所述第二閾值是通過以下等式3被預(yù)先設(shè)定，

等式3

其中，A_閾值2表示所述第二閾值，A_e表示所述第一閾值，所述第一閾值是所述切削工件切削第e個(gè)工件時(shí)所消耗的能量值，A_e-1表示所述切削刀具切削第e-1個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-2表示所述切削刀具切削第e-2個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-3表示所述切削刀具切削第e-3個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-4表示所述切削刀具切削第e-4個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-5表示所述切削刀具切削第e-5個(gè)工件所消耗的能量值，其中，e是大于5的整數(shù)。

所述初始加工條件包括所述切削刀具的初始轉(zhuǎn)速和初始進(jìn)刀量，所述實(shí)際加工條件包括所述切削刀具的實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際進(jìn)刀量。

本發(fā)明還提供一種用于測量切削刀具的使用壽命的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

電機(jī)；

切削刀具，所述切削刀具受電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別對(duì)多個(gè)工件進(jìn)行切削；

如上所述的控制裝置，

電流測量裝置，在所述切削刀具對(duì)所述多個(gè)工件開始切削之前，所述電流測量裝置對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行測量，獲取所述電機(jī)的第一電流值，并且在所述切削刀具對(duì)所述當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間，所述電流測量裝置對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行測量，獲取所述電機(jī)的所述多個(gè)電流值；

所述控制裝置根據(jù)從所述電流測量裝置獲取的所述第一電流值、所述多個(gè)采樣電流值、以及所述采樣周期和所述電源電壓，判定所述切削刀具的使用壽命是否到達(dá)。

根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測刀具的壽命，提高刀具的合理利用率，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測量切削刀具的使用壽命的方法的流程圖；

圖1B是圖1中的步驟S16的進(jìn)一步的流程圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測量切削刀具的使用壽命的控制裝置的方框圖；

圖2B是圖2A中的第二判定單元的進(jìn)一步的方框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測量切削刀具的使用壽命的系統(tǒng)的方框圖。

具體實(shí)施方式

以下，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的用于測量切削刀具的使用壽命的方法、控制裝置和系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測量切削刀具的使用壽命的方法的流程圖，圖1B是圖1中的步驟S16的進(jìn)一步的流程圖，圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測量切削刀具的使用壽命的控制裝置的方框圖，圖2B是圖2A中的第二判定單元的進(jìn)一步的方框圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測量切削刀具的使用壽命的系統(tǒng)的方框圖。

如圖3所示，本例中，用于測量切削刀具的使用壽命的系統(tǒng)30包括電機(jī)31、切削刀具32(以下簡稱為刀具32)、電流測量裝置33和控制裝置200。刀具32受電機(jī)31驅(qū)動(dòng)，分別對(duì)多個(gè)工件(圖未視)進(jìn)行切削。電流測量裝置33例如是電流計(jì)。

如圖2A所示，控制裝置200(例如，計(jì)算機(jī))包括初始單元201、采樣單元202、能量值計(jì)算單元203、加工條件判定單元204、第一判定單元205、計(jì)數(shù)單元206、第二判定單元207、能量比值計(jì)算單元208、第三判定單元209、判定壽命到達(dá)單元210。如圖2B所示，第二判定單元207進(jìn)一步包括第四判定單元2071、第五判定單元2072、第六判定單元2073。

下面結(jié)合圖1A、圖1B、圖2A、圖2B和圖3對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1A所示，在步驟S11，初始單元201在刀具32對(duì)多個(gè)工件開始切削之前，設(shè)定刀具32的初始加工條件，電流測量裝置33對(duì)電機(jī)31進(jìn)行測量，以使初始單元201獲取電機(jī)31的第一電流值。

這里，初始加工條件包括刀具32的初始轉(zhuǎn)速和初始進(jìn)刀量，初始轉(zhuǎn)速例如是1990rpm，初始進(jìn)刀量例如是100mm/min。其中，為一種類型的工件設(shè)定該初始加工條件。

在步驟S12，采樣單元202將多個(gè)工件中正在被刀具32進(jìn)行切削的一個(gè)工件作為當(dāng)前工件，在對(duì)當(dāng)前工件進(jìn)行切削之前，獲取刀具32對(duì)當(dāng)前工件進(jìn)行切削的實(shí)際加工條件，并且在刀具32對(duì)當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間，電流測量裝置33對(duì)電機(jī)31進(jìn)行測量，得到電機(jī)31的多個(gè)電流值，采樣單元202以固定的采樣周期對(duì)多個(gè)電流值進(jìn)行采樣，以獲得多 個(gè)采樣電流值。

這里，實(shí)際加工條件包括刀具32的實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際進(jìn)刀量。當(dāng)要加工的工件的類型與上述一種類型的工件相同時(shí)，實(shí)際加工條件與初始加工條件是一致的，否則就是不一致。另外，初始加工條件和實(shí)際加工條件都是預(yù)先人為設(shè)定的。進(jìn)一步，有些工件的實(shí)際加工條件可以不同于初始加工條件，并可以不同于其他工件的實(shí)際加工條件。

目前常用的用電頻率是50Hz，采樣頻率取用電頻率的10倍以上，本例中，采樣頻率例如取500Hz。那么，本例中的采樣周期例如是2ms。

在步驟S13，能量值計(jì)算單元203根據(jù)上述的多個(gè)采樣電流值、第一電流值、采樣周期以及為電機(jī)31供電的電源電壓，得到刀具32對(duì)當(dāng)前工件進(jìn)行切削期間所消耗的能量值，并進(jìn)行存儲(chǔ)。

這里，根據(jù)以下等式1得到該能量值，

等式1

其中，A_C表示能量值，I_n是多個(gè)采樣電流值中的第n個(gè)采樣電流值，I_n+1是多個(gè)采樣電流值中的第n+1個(gè)采樣電流值，m是多個(gè)采樣電流值的個(gè)數(shù)，m是大于等于1的整數(shù)，1≤n≤m，I_F是第一電流值，P是采樣周期，V是電源電壓。

在步驟S14，加工條件判定單元204判定實(shí)際加工條件與初始加工條件是否一致，如果一致，則進(jìn)入步驟S19，如果不一致，則進(jìn)入步驟S15。本例中，當(dāng)前工件例如是第99個(gè)工件，加工條件判定單元204判定其實(shí)際加工條件與初始加工條件是一致的，那么就進(jìn)入步驟S19。

在步驟S19，第一判定單元205判定上述能量值是否大于等于第一閾值，如果判定該能量值大于等于第一閾值，則進(jìn)入步驟S20，如果判定能量值小于第一閾值，則采樣單元201將當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被刀具32進(jìn)行切削的一個(gè)工件，并返回步驟S12。本例中，當(dāng)前工件例如是第99個(gè)工件，如果判定能量值小于第一閾值，則采樣單元201將第100個(gè)工件作為正在被刀具32進(jìn)行切削的一個(gè)工件。

第一閾值是預(yù)先對(duì)與刀具32的類型相同的刀具進(jìn)行試驗(yàn)而確定的，在實(shí)際量產(chǎn)前進(jìn)行試驗(yàn)，依據(jù)傳統(tǒng)刀具壽命的判定方法來確定，例如，依據(jù)刀具磨損量、加工精度要求等，根據(jù)被加工的工件的表面質(zhì)量來確定該第一閾值。在對(duì)刀具的試驗(yàn)中，例如在加工到第495個(gè)工件時(shí)，發(fā)現(xiàn)第495個(gè)被加工的工件的表面質(zhì)量即將不滿足生產(chǎn)要求，那么將加工第495 個(gè)工件所消耗的能量值作為該第一閾值。另外，在加工第1到第495個(gè)工件期間，對(duì)加工每個(gè)工件所消耗的能量值都進(jìn)行了存儲(chǔ)。

例如，如上所述，在步驟S19之后，當(dāng)前工件是第100個(gè)工件，并返回步驟S12，然后依次執(zhí)行步驟S13和S14，在步驟S14，加工條件判定單元204判定第100個(gè)工件的實(shí)際加工條件與初始加工條件不一致的，那么就進(jìn)入步驟S15。

在步驟S15，計(jì)數(shù)單元206將實(shí)際加工條件相同但與所述初始條件不同的工件數(shù)a的數(shù)值加1，a的初始值為0，且a是大于等于0的整數(shù)。

本實(shí)施例中，此時(shí)a的值為初始值，即a＝0，計(jì)數(shù)單元206將a的數(shù)值加1，得到a＝0+1＝1。

接著進(jìn)入步驟S16，第二判定單元207判定工件數(shù)a的數(shù)值以及當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件是否滿足預(yù)定條件，如果滿足，則進(jìn)入步驟S17，如果不滿足，則將當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被刀具32進(jìn)行切削的一個(gè)工件，并返回步驟S12。

參見圖1B和圖2B，圖1A中的步驟S16進(jìn)一步包括步驟S161-S164。在步驟S161，第四判定單元2071判定a的數(shù)值是否大于1，如果是，則進(jìn)入步驟S162，如果不是，則將當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為一個(gè)工件，并返回步驟S12。

如上所述，當(dāng)前工件為第100個(gè)工件，在步驟S15得到a＝1。第四判定單元2071判定a的數(shù)值沒有大于1，那么采樣單元202將第100個(gè)工件之后的第101個(gè)工件作為正在被刀具32切削的一個(gè)工件，并返回步驟S12。

對(duì)于第101個(gè)工件，重復(fù)上述步驟S12-S15，并且在步驟S15得到a＝1+1＝2。在步驟S161，第四判定單元2071判定a的數(shù)值大于1，然后進(jìn)入步驟S162。在步驟S162，第五判定單元2072判定當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件是否一致，如果一致，則進(jìn)入步驟S163，如果不一致，則進(jìn)入步驟S164。

本實(shí)施例中，第101個(gè)工件的實(shí)際加工條件和第100個(gè)工件的實(shí)際加工條件是一致的，則進(jìn)入步驟S163。

在步驟S163，第六判定單元2073判定a的數(shù)值是否大于等于預(yù)定個(gè)數(shù)加1，如果是，則進(jìn)入步驟S17，如果不是，則將當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為一個(gè)工件，并返回步驟S12。

這里，預(yù)定個(gè)數(shù)為大于等于1的奇數(shù)。本例中，預(yù)定個(gè)數(shù)例如被預(yù)先確定為5。

這里，針對(duì)第101個(gè)工件，如上所述，在步驟S15得到a＝2。如此，在在步驟S163，第六判定單元2073判定a的數(shù)值沒有大于等于預(yù)定個(gè)數(shù)加1，即a沒有大于等于6，那么 采樣單元202將第101個(gè)工件之后的下一個(gè)工件，即第102個(gè)工件，作為一個(gè)工件，并返回步驟S12。

本例中，例如針對(duì)第102-104個(gè)工件，分別重復(fù)步驟S12到S163，直到當(dāng)前工件為第105個(gè)工件時(shí)，在步驟S15得到a＝6，并且在步驟S161和步驟S162的判定都為“是”，那么進(jìn)入步驟S163。

此時(shí)，在步驟S163，第六判定單元2703判定a的數(shù)值等于6，即判定為“是”，那么進(jìn)入步驟S17。

在步驟S17，能量比值計(jì)算單元208取出能量值計(jì)算單元203在步驟S13中計(jì)算并存儲(chǔ)的刀具32切削當(dāng)前工件之前的預(yù)定個(gè)數(shù)的工件所分別消耗的預(yù)定個(gè)數(shù)的能量值，根據(jù)該能量值以及預(yù)定個(gè)數(shù)的能量值得到能量比值。

這里，當(dāng)前工件時(shí)第105個(gè)工件，取出第105個(gè)工件之前的預(yù)定個(gè)數(shù)的工件，本例中，為5個(gè)工件，即，取出第100個(gè)到第104個(gè)工件各自的能量值A(chǔ)₁₀₀，A₁₀₁，A₁₀₂，A₁₀₃，A₁₀₄。

具體的，根據(jù)如下等式2得到上述能量比值，

等式2

其中，A_比表示能量比值，A_C是刀具32切削當(dāng)前工件(即，第105個(gè)工件)所消耗的能量值，在步驟S13中由能量值計(jì)算單元203計(jì)算得到A₁₀₅。A_C-1表示刀具32對(duì)緊接在當(dāng)前工件之前的第1個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-2表示刀具32對(duì)緊接在所述當(dāng)前工件之前的第2個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-3表示刀具32對(duì)緊接在當(dāng)前工件之前的第3個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-4表示刀具32對(duì)緊接在當(dāng)前工件之前的第4個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值，A_C-5表示刀具32對(duì)緊接在當(dāng)前工件之前的第5個(gè)工件進(jìn)行加工所消耗的能量值。

將A₁₀₀，A₁₀₁，A₁₀₂，A₁₀₃，A₁₀₄，A₁₀₅代入等式2，計(jì)算得到能量比值A(chǔ)_比。

接著，進(jìn)入步驟S18，第三判定單元209將能量比值A(chǔ)_比與第二閾值進(jìn)行比較，如果能量比值大于等于第二閾值，則進(jìn)入步驟S210，如果能量比值小于第二閾值，則將當(dāng)前工件之后的下一個(gè)工件作為正在被刀具32進(jìn)行切削的所述一個(gè)工件，并返回步驟S12。

其中，A_e表示第一閾值，且第一閾值是刀具32切削第e個(gè)工件時(shí)所消耗的能量值，根據(jù)上述第一閾值以及刀具32切削第e個(gè)工件之前的預(yù)定個(gè)數(shù)的工件所分別消耗的能量值，預(yù)先設(shè)定第二閾值，其中，e為大于等于1的整數(shù)

進(jìn)一步，第二閾值是通過以下等式3被預(yù)先設(shè)定，

等式3

其中，A_閾值2表示第二閾值，A_e-1表示刀具32切削第e-1個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-2表示述刀具32切削第e-2個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-3表示刀具32切削第e-3個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-4表示刀具32切削第e-4個(gè)工件所消耗的能量值，A_e-5表示刀具32切削第e-5個(gè)工件所消耗的能量值，其中，e是大于5的整數(shù)。

本例中，如上所述，例如e是495，那么將事先試驗(yàn)得到的A₄₉₅(即，第一閾值)、A₄₉₄、A₄₉₃、A₄₉₂、A₄₉₁、A₄₉₀分別代入上述等式3，從而得到第二閾值。

這里，第一閾值和第二閾值都是預(yù)先按照上述方式被設(shè)定的。

另外，例如，當(dāng)前工件為第200個(gè)工件時(shí)，例如流程進(jìn)行到步驟S162，此時(shí)第五判定單元2072判定第200個(gè)工件的實(shí)際加工條件與第199個(gè)工件的實(shí)際加工條件不一致，即步驟S162為“否”，則進(jìn)入步驟S164。

在步驟S164，計(jì)數(shù)單元206使a的數(shù)值為0，采樣單元202將第200之后的下一個(gè)工件，即第201個(gè)工件，作為一個(gè)工件，并返回步驟S12。

此外，如果在步驟S19中第一判定單元205判定能量值大于等于第一閾值，或者在步驟S18中第三判定單元209判定能量比值大于等于第二閾值，那么進(jìn)入步驟S210，此時(shí)判定壽命到達(dá)單元210就判定刀具32的使用壽命到達(dá)，從而提醒用戶更換新的刀具。

上述預(yù)定條件是指當(dāng)前工件的實(shí)際加工條件與當(dāng)前工件的前一個(gè)工件的實(shí)際加工條件一致以及a的數(shù)值大于1且大于等于預(yù)定個(gè)數(shù)加1。也就是說，在步驟S161，S162，S163的判定都為“是”時(shí)，就滿足該預(yù)定條件。

另外，預(yù)定個(gè)數(shù)也可以是其他奇數(shù)，例如可以取1個(gè)或3個(gè)等等，而不受限制。在計(jì)算能量比值時(shí)所取的能量值的個(gè)數(shù)與計(jì)算第二閾值時(shí)所取的能量值的個(gè)數(shù)是相同的。

本發(fā)明中，通過在刀具對(duì)每個(gè)工件進(jìn)行切削加工過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的電流，并利用切削每個(gè)工件的過程中所消耗的能量值來進(jìn)行比較，以判斷刀具的壽命是否已經(jīng)到達(dá)。如此，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測刀具的壽命，提高刀具的合理利用率，降低了生產(chǎn)成本。

另外，本例中，例如第100-199個(gè)工件都處于與初始加工條件不同的第一加工條件，那么如上所述，在加工到第105個(gè)工件時(shí)，利用加工第100-105個(gè)工件各自所消耗的能量值計(jì)算出上述能量比值。同時(shí)，在判定壽命沒有到達(dá)的情況下，繼續(xù)加工第106個(gè)工件， 同樣利用加工第101-106個(gè)工件各自所消耗的能量值計(jì)算出上述能量比值。只要判定壽命沒有到達(dá)，就依次類推，每加工一個(gè)當(dāng)前工件，就利用加工當(dāng)前工件以及之前的預(yù)定個(gè)數(shù)的工件各自消耗的能量值來計(jì)算能量比值，并與第二閾值進(jìn)行比較。如此，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測刀具的壽命，提高刀具的合理利用率，降低了生產(chǎn)成本。

雖然本發(fā)明的特定實(shí)施例已被描述，但這些實(shí)施例只通過實(shí)例的方式進(jìn)行表述，并不意欲限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本文描述的創(chuàng)新方法可以通過各種其他形式實(shí)施；此外，也可以進(jìn)行對(duì)本文描述的方法和系統(tǒng)的各種省略、替代和改變而不背離本發(fā)明的精神。附后的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容的目的是涵蓋落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的這樣的各種形式或修改。