本发明涉及机械加工领域，特别涉及基于无线通信的刀具磨损控制方法及控制装置。
背景技术：
机床(英文名称：machinetool)是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
车床刀具由轴及轴承密封、刀圈、轮毂等构成，刀具本身的结构功能也在一定程度上影响着刀具的磨损情况。若轴承密封质量较差，工作过程中水、金属屑将会在压力的作用下进入轴承，当密封失效时，刀具将无法正常转动甚至出现卡死的情况；若轮毂或轴承材质较差，随着刀具的工作时间轮毂会逐渐变形，甚至会导致轴承弯曲，从而造成刀具不能正常转动；若刀具的装配扭矩不合适，同样会对刀具的磨损产生影响，过大的装配扭矩会使刀具无法正常转动，而过小的装配扭矩将无法保证轴承的密封质量。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于无线通信的刀具磨损控制方法及控制装置，从而克服现有技术没有有效防止刀具磨损的监测技术、不能实时调整刀具切削速度减缓刀具磨损的缺点。
本发明提供了一种基于无线通信的刀具磨损控制方法，其特征在于：方法包括如下步骤：周期性地监测刀具本体转速，并生成第一消息；周期性地监测刀具本体磨损情况，并生成第二消息；周期性地监测刀盘转速，并生成第三消息；周期性地监测刀具本体进给速度，并生成第四消息；将第一消息、第二消息、第三消息以及第四消息编码为刀具运行状态帧；将刀具运行状态帧发送到中继节点；由中继节点将运行状态帧发送给上位机；在由中继节点将运行状态帧发送给上位机之后，由中继节点向上位机发送空闲状态指令；由中继节点接收由上位机发送的空闲状态确认指令；由上位机对运行状态帧进行解码，并基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值；将刀具磨损情况发送给移动终端；基于参数调整值，控制与加工过程相关联的刀具参数。
优选地，上述技术方案中，与加工过程相关联的刀具参数至少包括：刀具转速、刀具进给速度、冷却液流量、刀具加工角度以及刀盘转速。
优选地，上述技术方案中，方法还包括：由上位机向中继节点发送监测命令帧；当中继节点接收到监测命令帧之后，向上位机发送运行状态帧。
优选地，上述技术方案中，基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值具体为：收集与刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度有关的历史消息；收集刀具发生均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂的历史消息；基于机器学习算法，建立刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度与均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂之间的相互联系；基于相互联系以及解码后的运行状态帧，来生成刀具磨损情况以及相应的参数调整值。
优选地，上述技术方案中，方法还包括：监测刀具转速为零的时间；如果刀具转速时间为零的时间达到门限，则向中继节点发送停机消息，并不再监测刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度。
一种基于无线通信的刀具磨损控制装置，其特征在于：装置包括：用于周期性地监测刀具本体转速，并生成第一消息的单元；用于周期性地监测刀具本体磨损情况，并生成第二消息的单元；用于周期性地监测刀盘转速，并生成第三消息的单元；用于周期性地监测刀具本体进给速度，并生成第四消息的单元；用于将第一消息、第二消息、第三消息以及第四消息编码为刀具运行状态帧的单元；用于将刀具运行状态帧发送到中继节点的单元；用于由中继节点将运行状态帧发送给上位机的单元；用于在由中继节点将运行状态帧发送给上位机之后，由中继节点向上位机发送空闲状态指令的单元；用于由中继节点接收由上位机发送的空闲状态确认指令的单元；用于由上位机对运行状态帧进行解码，并基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值的单元；用于将刀具磨损情况发送给移动终端的单元；用于基于参数调整值，控制与加工过程相关联的刀具参数的单元。
优选地，上述技术方案中，与加工过程相关联的刀具参数至少包括：刀具转速、刀具进给速度、冷却液流量、刀具加工角度以及刀盘转速。
优选地，上述技术方案中，装置还包括：用于由上位机向中继节点发送监测命令帧的单元；用于当中继节点接收到监测命令帧之后，向上位机发送运行状态帧的单元。
优选地，上述技术方案中，基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值具体为：收集与刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度有关的历史消息；收集刀具发生均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂的历史消息；基于机器学习算法，建立刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度与均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂之间的相互联系；基于相互联系以及解码后的运行状态帧，来生成刀具磨损情况以及相应的参数调整值。
优选地，上述技术方案中，装置还包括：用于监测刀具转速为零的时间的单元；用于如果刀具转速时间为零的时间达到门限，则向中继节点发送停机消息，并不再监测刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度的单元。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的方法使用无线通信的方法远程的监测了刀具的运行状态，这提高了传统机械加工车间的现代化程度，符合国家工业4.0设计理念。发明人通过长期实践总结，发现刀具非正常磨损的原因与刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度密切相关，但是目前机床都不能有效提供监测上述参数的功能，导致刀具磨损一直处于不可控的状态，目前，很多时候刀具都会出现不同程度的非正常磨损而导致刀具提前报废。本发明通过无线通信的方法，定期监测上述参数，并通过无线通信的方法实时调整刀具加工速度、角度等参数，最大限度避免刀具的非正常磨损，提高刀具使用寿命，从整体上降低工厂生产成本。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的基于无线通信的刀具磨损控制方法的方法流程图。
具体实施方式
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1是根据本发明的实施例的基于无线通信的刀具磨损控制方法的方法流程图。如图1所示，本发明的方法包括如下步骤：步骤101：周期性地监测刀具本体转速，并生成第一消息；步骤102：周期性地监测刀具本体磨损情况，并生成第二消息；步骤103：周期性地监测刀盘转速，并生成第三消息；步骤104：周期性地监测刀具本体进给速度，并生成第四消息；步骤105：将第一消息、第二消息、第三消息以及第四消息编码为刀具运行状态帧；步骤106：将刀具运行状态帧发送到中继节点；步骤107：由中继节点将运行状态帧发送给上位机；步骤108：在由中继节点将运行状态帧发送给上位机之后，由中继节点向上位机发送空闲状态指令；步骤109：由中继节点接收由上位机发送的空闲状态确认指令；步骤110：由上位机对运行状态帧进行解码，并基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值；步骤111：将刀具磨损情况发送给移动终端；步骤112：基于参数调整值，控制与加工过程相关联的刀具参数。
其中，本发明的方法中，与加工过程相关联的刀具参数至少包括：刀具转速、刀具进给速度、冷却液流量、刀具加工角度以及刀盘转速。方法还包括：由上位机向中继节点发送监测命令帧；当中继节点接收到监测命令帧之后，向上位机发送运行状态帧。基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值具体为：收集与刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度有关的历史消息；收集刀具发生均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂的历史消息；基于机器学习算法，建立刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度与均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂之间的相互联系；这种相互联系可以基于神经网络的机器学习算法进行建立，相互联系包括了刀具运行状态与磨损情况的对应关系，如果从目前的刀具运行状态计算出目前的磨损情况时非均匀磨损，则说明刀具的进给速度、进给角度等设置错误，那么上位机可以根据预先确定的调整策略，调整各个参数。从而实现刀具的均匀磨耗，防止刀具的早期报废。基于相互联系以及解码后的运行状态帧，来生成刀具磨损情况以及相应的参数调整值。方法还包括：监测刀具转速为零的时间；如果刀具转速时间为零的时间达到门限，则向中继节点发送停机消息，并不再监测刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度。
本发明还提供了一种基于无线通信的刀具磨损控制装置，装置包括：用于周期性地监测刀具本体转速，并生成第一消息的单元；用于周期性地监测刀具本体磨损情况，并生成第二消息的单元；用于周期性地监测刀盘转速，并生成第三消息的单元；用于周期性地监测刀具本体进给速度，并生成第四消息的单元；用于将第一消息、第二消息、第三消息以及第四消息编码为刀具运行状态帧的单元；用于将刀具运行状态帧发送到中继节点的单元；用于由中继节点将运行状态帧发送给上位机的单元；用于在由中继节点将运行状态帧发送给上位机之后，由中继节点向上位机发送空闲状态指令的单元；用于由中继节点接收由上位机发送的空闲状态确认指令的单元；用于由上位机对运行状态帧进行解码，并基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值的单元；用于将刀具磨损情况发送给移动终端的单元；用于基于参数调整值，控制与加工过程相关联的刀具参数的单元。
其中，本发明的装置中，与加工过程相关联的刀具参数至少包括：刀具转速、刀具进给速度、冷却液流量、刀具加工角度以及刀盘转速。装置还包括：用于由上位机向中继节点发送监测命令帧的单元；用于当中继节点接收到监测命令帧之后，向上位机发送运行状态帧的单元。基于解码后的运行状态帧确定刀具磨损情况以及相应的参数调整值具体为：收集与刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度有关的历史消息；收集刀具发生均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂的历史消息；基于机器学习算法，建立刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度与均匀磨损、非均匀磨损以及刀圈崩裂之间的相互联系；基于相互联系以及解码后的运行状态帧，来生成刀具磨损情况以及相应的参数调整值。装置还包括：用于监测刀具转速为零的时间的单元；用于如果刀具转速时间为零的时间达到门限，则向中继节点发送停机消息，并不再监测刀具本体转速、刀具本体磨损情况、刀盘转速以及刀具本体进给速度的单元。
已经通过包括块、模块、组件、电路、步骤、过程、算法等的各种元件在具体实施方式中描述了并且在附图中示出了装置和方法。可以使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来单独或与其他元件和/或功能组合地实现这些元件或其任何部分。这些元素是实现为硬件还是软件取决于特定的应用和对整个系统施加的设计约束。在一个方面，如本文所使用的术语“组件”可以是构成系统的部件之一并且可以被分成其他组件。
举例来说，可以用包括一个或多个处理器的“系统”来实现元件或者元件的任何部分或者元件的任意组合。处理器可以包括通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑组件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件，或其任何组合，或者设计为执行本文所述功能的任何其他合适的组件。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算组件的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp，或者任何其它这样的配置。
系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件应被广泛地解释为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用程序、软件应用程序、软件包、例程、子例程、对象、可执行程序、执行的线程、过程、功能等等，无论是被称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其它。该软件可以驻留在暂时或非暂时性计算机可读介质上。作为示例，非暂时性计算机可读介质可以包括磁储存设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(cd)、数字多功能盘(dvd))、智能卡、闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器)、随机存取存储器(ram)、静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步动态ram(sdram)；双倍数据速率ram(ddram)、只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、电可擦除prom(eeprom)、通用寄存器或用于存储软件的任何其他合适的非暂态介质。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。