第一章 绪论1 刀具监控的目的和意义加工状态监控是保证自动化加工顺利进行的重要技术，在先进制造技术中占据重要地位，自从上世纪50 年代，各个国家都开始研究该课题。在自动化加工中，最为常见的故障便是刀具状态的变化，因此刀具状态监测是加工过程监控最为重要最为关键的技术之一。金属切削加工过程是一个复杂的过程。其中影响加工质量的因素是多方面的，包括毛坯材料与质量、机床、刀具和夹具等。在自动化加工中，由于广泛采用数控技术，机床的精度高、可靠性好，而且夹具少，因此工件的加工质量受机床、夹具的影响较小。而刀具状态对加工质量的影响存在于整个切削过程中，对保证加工质量和提高生产率至关重要。金属切削过程中的刀具磨损和破损是不可避免的现象，它给自动化加工带来了诸多不良影响，特别是刀具的磨损直接影响工件的加工精度和表面粗糙度，刀具破损时不仅影响工件质量、生产效率， 严重时甚至会影响整个加工系统的运行和操作人员的安全，造成难以估量的损失，因此刀具状态是影响加工质量的主要因素之一，而刀具状态是有可能通过在线监控来实现实时识别和做出适当反应的。根据德国著名学者W.K。ening 和 H.K.T 。nshoff 教授统计，利用刀具监测系统可使自动化加工系统提高生产率100k 一 600k，减少故障停机时间的75%，提高机床利用率 50%以上 ;美国 Kennametal 公司的研究表明，刀具监测系统不仅提高了刀具本身的利用率，而且可避免刀具失效所导致的工件报废及机床故障，能节约费用达30%。刀具状态监控技术的解决必将带来多方面的巨大经济和社会效益，所以刀具监测技术已成为各国公认的重大关键技术，受到极大的重视。可以说，刀具状态监测技术为制造系统现代化、自动化、柔性化奠定了基础。目前自动化加工系统上采用刀具寿命管理的方法来防止刀具的磨损:即当刀具达到平均寿命时就换刀，无论刀具损坏与否。因刀具寿命的随机性，其实山东大学工程硕士学位论文际寿命极限估计往往过于保守，造成资源浪费， 同时对加工中随机发生的刀具破损现象无法及时做出反映，不能充分发挥刀具的切削能力。采用刀具状态监测系统可以最大限度地延长刀具的使用寿命，有助于确定最优的切削参数，使生产.率和加工成本得到最佳协调。由此可见研究刀具状态监测具有重大的实际意义。刀具状态监测技术的目的和意义在于: (l) 实时监测刀具状态，刀具不可靠时，加工系统对刀具磨损量进行补偿，或更换刀具; (2)降低废品率和工件加工成本...
