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龙图腾网获悉江苏科技大学申请的专利一种立铣刀非均匀磨损在线识别方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117681051B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311808961.0，技术领域涉及：B23Q17/09；该发明授权一种立铣刀非均匀磨损在线识别方法是由李国超;胥实现;郑浩;张乐毅;董宝江;刘志刚;孙丽;富艳玲;江茹设计研发完成，并于2023-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种立铣刀非均匀磨损在线识别方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种立铣刀非均匀磨损在线识别方法。具体包括：建立考虑刀具磨损的铣削力机理模型，基于此模型设计非均匀磨损状态下铣削力时域仿真。对仿真实验获得铣削力Fx、Fy和Ftot进行特征提取，共获得48个特征值。采用相关性分析方法，对特征敏感性进行分析，获得能够反映非均匀磨损状态的特征。通过物理实验对结果进行了验证，实验结果表明该特征对于非均匀磨损识别的准确性。有益效果：本发明为铣刀不均匀磨损提供了一种更为精确的识别方法，该方法可以有效解决监测数据以及非均匀磨损标签难以获取导致的数据样本不足问题，且方便有效。

本发明授权一种立铣刀非均匀磨损在线识别方法在权利要求书中公布了：1.一种立铣刀非均匀磨损在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、立铣刀切削刃为空间螺旋曲线，对刀具进行数学描述，获得瞬时切削厚度； S2、采用微元切削力瞬时机械力模型，建立考虑磨损的铣削力模型，铣削力合力表示为矩阵MatdFx中所有元素的代数和； S3、设计刀具非均匀磨损铣削力仿真试验，分析能够反映刀具非均匀磨损的铣削力信号特征； S4、对S3的仿真实验所获得的铣削力信号进行时域及频域特征提取，采用特征值对信号信息进行定量描述； S5、分析铣削力信号特征值与刀具磨损之间相关性，并求解MAPE，获取相关性最高的铣削力信号特征； S6、采集加工过程中的铣削力信号，根据S5获取的相关性最高的铣削力信号特征，对加工过程中刀具的非均匀磨损状态进行识别； 所述S1具体为： S1.1、对刀具进行数学描述，建立刀具笛卡尔坐标系XTYTZTOT； 其中，ZT轴与刀具轴线重合且正方向指向刀柄方向，XT-YT平面与刀尖组成的平面相重合，YT轴与刀尖点重合，刀刃依次编号为i＝1,2,3,…,N，编号顺序为绕Z轴正方向逆时针旋转，且编号i＝1的刀刃与YT轴相交，N为刀具刃数； 刀刃沿其轴线方向进行离散，离散单元标记为PEij， 其中，i表示刀刃，j表示刀刃沿ZT轴正方向的离散单元序号，PE11表示第i＝1个刀刃上对应的第j＝1个离散点； S1.2、建立工件笛卡尔坐标系XWYWZWOW； 其中，XW轴正方向指向刀具进给方向，ZW轴正方向指向刀具方向，在加工过程中，假设工件不动，仅刀具运动，即工件坐标系为固定坐标系，设YT轴与YW轴方向一致时为t0时刻，则在任意时刻t，刀刃上的离散点PEij对应的角度Φi,j为： 其中，Φi,j为点PEij由YW轴开始绕ZW轴正方向顺时针旋转的方向角，取值范围为[0°,360°]，ω为刀具旋转角速度rads，β为刀具螺旋角，D为刀具直径，dz为刀刃沿其轴线方向离散间距； 点PEij对应的瞬时切削厚度表示为： 其中，ft为每齿进给速度，单位为mm齿，Φout为切出角，其值为π，切入角Φin可表示为： Φin＝π-acos0.5D-ae0.5D 其中ae为切削宽度； 基于上述方法，可求得每一时刻所有刀刃对应的瞬时切削厚度，并存储在矩阵Mathw中，表示为： 所述S2具体为： 采用微元切削力瞬时机械力模型，某一时刻t下切削刃微元对应的铣削力表示为： dFt＝Ktchwijdz＝KtcftsinΦi,jdz dFr＝Krchwijdz＝KrcftsinΦi,jdz 其中，dFt为刀刃微元切向力，其方向与瞬时切削速度方向重合；dFr为刀刃微元径向力，其方向垂直于dFt且指向工件，Ktc和Krc分别为切向力系数和径向力系数； 进一步，将切向力、径向力通过坐标变换转化为工件坐标系中沿进给方向的力Fx和垂直于进给方向的力Fy，变换公式为： dFx＝dFrsinΦi,j+dFtcosΦi,j dFy＝dFrcosΦi,j-dFtsinΦi,j 考虑铣刀螺旋角及多刃切削，建立铣削力时域信号表达式： 其中， 考虑磨损的铣削力建模，即采用铣削力系数代表磨损，将铣削力系数表示为矩阵形式： 可得微元力矩阵： MatdFx＝MatKrc·Mathw·dz·sinΦi,j+MatKtc·Mathw·dz·cosΦi,j 铣削力合力即可以表示为矩阵MatdFx中所有元素的代数和； 所述S3具体为： 刀具沿轴线方向，以刀尖为起始点，设置离散点，将离散点分为至少3个部分，分别标记为：CE-1,CE-2,CE-3，并设计至少11组试验； 所述S5具体为： 对上述至少11组试验进行特征提取，获得至少11组试验对应的特征值，采用平均绝对百分比误差MAPE分析刀具磨损对受力特征的影响，具体如下： 求解第TS2组及第TS3组试验相对第TS1组试验的MAPE，分别表示为：MAPE2＝TS2-TS1TS1，MAPE3＝TS3-TS1TS1； 求解TS4～TS11组相对第TS3组试验的MAPE，分别表示为：MAPE4＝TS4-TS3TS3，MAPE5＝TS5-TS3TS3，…,MAPE11＝TS11-TS3TS3； 求解平均变化值，分别表示为：MAPEa_1_3＝MAPE2+MAPE32, MAPEa_3_11＝MAPE4+MAPE5+…,+MAPE118； 所述S6具体为： 步骤1：测力仪和工件的安装及对刀； 步骤2：使用工件进行切削加工，使刀具产生磨损量； 步骤3：使用测力仪进行铣削力信号采集，记为T1组信号； 步骤4：并且将采集的信号进行特征提取； 步骤5：使用工件进行切削加工，增加大磨损区域的磨损量； 步骤6：使用测力仪进行铣削力信号采集，记为T2组信号； 步骤7：并且将采集的信号进行特征提取； 步骤8：分析T1和T2两组信号的偏度特征的绝对变化量MAPE值，当偏度特征MAPE值明显高于其它特征时，所选立铣刀的磨损状态为非均匀磨损，当偏度特征MAPE值相对于其它特征变化不明显时，所选立铣刀的磨损状态为均匀磨损； 步骤9：当刀具处于均匀磨损状态时，重复步骤5，6，7，8，分析偏度的绝对变化量MAPE值，再次判断刀具磨损状态。

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