刀具在高速狀態(tài)下進行切削時，與工件接觸區(qū)域的溫度急劇升高，使刀具的磨損加速，導致工件表面質量下降，而當?shù)毒邉×夷p甚至破損崩刃時還會對機床和操作人員造成危險。
研究表明，由于刀具磨損和破損而造成的機床停機時間占全部停機時間的20%，所以有必要對刀具磨損在線監(jiān)測進行研究，避免因刀具未達到磨損要求而更換，防止刀具磨損至破損對工件和機床造成損害；同時無需依靠人工經(jīng)驗來判斷刀具是否需要更換。研究證明，刀具監(jiān)測系統(tǒng)能提高加工效率10%~50%，降低生產(chǎn)成本10%~40%。
刀具磨損監(jiān)測過程如圖1所示。本文對近年來刀具磨損在線監(jiān)測所采用的監(jiān)測信號、信號特征的提取方法以及分類識別模式進行歸納和總結，并對未來的研究方向進行展望。
1 監(jiān)測信號
目前，刀具監(jiān)測方法大致分為直接測量法和間接測量法。直接法通過某種特定的直接測量方式來獲得刀具的后刀面磨損量；間接法是測量與刀具磨損相關的信號并通過映射關系來間接獲得刀具的磨損量。
(1)直接測量法
直接測量法主要分為光學圖像法、接觸式電阻測量法和放射性元素法。直接測量法對刀具進行直接測量，測量精度高，但是對于切削環(huán)境有較高的要求。切削液、照明還有切屑都會影響測量結果。