研究數控生產線的刀具破損問題，與現有刀具破損監控方法，需要根據實際情況，設計出基于機床內置功率傳感器的自學刀具破損監控系統，以實現對國外進口產品的替代。其具體實現數控機床聯網、接口函數獲取機場主軸功率信號、按加工工步分段監控刀具破損監控功能。

1、刀具破損監控原理

在切削加工過程中，刀具發生破損，刀刃狀態的改變會引起切削力矩發生變化，從而導致機床的主軸功率發生改變，機床主軸功率通過監控加工過程監控刀具狀態，由于機床主軸功率對刀具破損較敏感，因此信號獲取簡單，有效避免切屑、振動等干擾，在生產中是比較理想的監控刀具破損的信號。

在批量加工生產中，由于加工工藝和加工參數沒有發生變化，因此在進行批量加工的時候，數控機床的功率信號會有周期性的特點。根據這個特點可以獲取數控機床功率信息，從而達到數控機床刀具破損監測目的。

2、刀具破損監控系統設計

刀具破損監控系統分為四個模塊：信號采集模塊、學習模塊、在線監控模塊和預警模塊。這四部分的功能主要為：信息采集木塊是采集監控系統需要用到的各種信息；學習木塊是儲存刀具加工的主軸功率數據。在線監控模塊是為了檢測刀具是否超出設定閾值；預警模塊，是檢測模塊發現問題后的反饋。

3、刀具破損監控系統軟件開發

對于自學刀具破損監控的原理和算法，一般會運用Visual C++ 或者SQL server來對刀具破損監控進行軟件開發，實現了自動生產線上批量刀具破損的監控，該軟件可實時對加工刀具破損進行監控。

該軟件在學習過程中，需按照解析之后的數控加工代碼加工一個標準零件，存儲加工過程中的主軸功率數據，在整個數控代碼的所有工步執行完之后完成學習過程。

在對閾值進行設定的時候，首先應該選擇閾值的形式，一般有直線和曲線兩種情況供選擇。閾值的大小主要是根據學習曲線來進行指定的，曲線形式的閾值上限是學習樣本中最大功率值的設定百分比加上當前每個時刻功率，閾值下限是學習樣本中每個時刻的功率值減去最小功率的設定百分比。直線形式的閾值上限是學習樣本中最大值加上最大功率值的設定百分比，閾值下限是學習樣本中最小值減去最小功率的設定百分比。在完成學習后為工步設定不同的閾值大小。

隨著該項技術的普及，開發的刀具破損監控系統已經應用在企業中，實踐證明本系統監控效果良好運行可靠。