刀具监控应用背景

随着生产自动化和智能化程度的提高，对刀具破损在线监控提出了更高的要求。

在切削加工过程中，刀具的切削刃不仅承受着很高的切削力和切削温度，同时由于加工材料中含有的硬质点也会给高速运行中的刀具造成冲击，这些复杂的工况都容易造成刀具在加工过程中的破损。

加工过程中破损的刀具如果未及时更换而继续加工将会导致切削力和切削温度急剧升高，加工出来的工件表面粗糙度和尺寸超差，严重时甚至会导致机床的损坏以及危及到操作人员。

因此对于生产线批量生产刀具破损在线监控是非常有必要的。

近年来随着生产人工成本的增加，制造企业对机械加工过程的效率要求越来越高，这种市场的要求使得越来越多的机械制造企业将更大的资金投入到自动化程度更高、智能化程度更高的数控生产线的应用领域。

虽然这些先进的生产模式大大的节约了人工成本，提高了加工效率，但是对工艺系统的实时监控提出了很高的要求。

工艺系统中对刀具的监控是＊关键的，刀具的状态不仅影响产线节拍、还关系到产线的加工效率以及机床等工艺系统的安全。

传统的机械加工方式中刀具的状态一般都是凭借机床操作人员的观察与经验判断刀具是否破损，这种判断方法带有很强的主观性。

随着生产车间自动化和智能程度的大大提高，车间的生产线大多数都是由很少的人来管理或者智能化更高的产线甚至出现无人值守，显然传统的依靠机床操作人员个人经验来判断切削过程中刀具的是否需要更换已经不能满足当前这些先进的制造模式。

当前很多的生产线都是统计刀具当前的加工时间或加工件数作为换刀的依据，而这种方法作为换刀的依据往往在设置加工件数或加工时间的时候较为保守，很可能会导致刀具寿命的浪费，同时如果在刀具寿命内出现刀具突然的破损也是无法预测的。

刀具失效主要形式有刀具磨损和刀具破损。

在加工过程中刀具的磨损是一个逐渐变化的过程，只要是运动中的刀具与工件接触就会发生刀具磨损。

一般刀具都有一个磨钝标准，刀具在切削过程中没有达到该磨钝标准就失去了切削加工的能力，这种现象就是刀具破损。

以刀具在切削加工中破损现象出现的时间来划分，刀具破损有前期破损和后期破损之分。

在刚开始切削加工时切削刃和刀面并没有出现明显的磨损但是刀具失去了切削能力，刀具出现的这种现象称为前期破损。

刀具后期破损则是刀具在切削一段时间后导致的刀具失去切削能力。

刀具破损的另一种划分是根据破损形式分为塑性破损与脆性破损。