尹 晨 周世超 何建樑 孙宇昕 王禹林

南京理工大学机械工程学院，南京，210094

0 引言

刀具作为数控机床的直接切削部件，加工过程中会与工件、加工切屑不断发生剧烈摩擦，在持续变热力耦合的作用下会不可避免地产生磨损，直至刀具失效。倘若失效刀具未及时更换，轻则造成工件加工质量下降，重则造成工件报废、机床故障，因此，实现机床加工过程中刀具磨损状态的在线监测及识别，对保证机床加工质量稳定性、提高生产效率具有重要意义。

国内外学者在刀具磨损方面开展了大量的研究工作，依据测量原理来看，刀具磨损的识别方法大体可以分为两类：直接测量法和间接测量法[1]。直接测量法大多通过视觉[2]、光学[3]或图像[4-5]等测量方式直接对刀具的几何尺寸、磨损状态等进行测量，其优点在于能够直接准确地识别刀刃几何形状和表面质量的变化，测量速度快，但其测量过程大都要求停机检测，无法实现刀具磨损状态的在线监测，且测量过程易受到切屑、冷却液影响。不同于直接测量法，间接测量法是利用刀具产生磨损后其加工状态的变化，测量能够反映这种变化的切削力[6-7]、振动[8]、声发射[9-11]、电机功率[12]等信号。随着信号分析处理技术、特征提取与模式识别技术的不断发展，间接测量法逐渐成为识别机床刀具磨损状态主流方法。谢楠等[13]利用机床加工过程中的功率信号，提出了一种融合主成分分析法与C-支持向量机的刀具磨损状态监测模型；……