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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置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：CN115922442B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12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：202211669296.7，技术领域涉及：B23Q17/09；该发明授权基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置是由张俊;白乐乐;吴世杰;严佳星;刘弘光;张会杰;赵万华;卢秉恒设计研发完成，并于2022-12-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置在说明书摘要公布了：基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置，包括：同步采集主轴振动及数控系统内部数据；在振动数据降噪基础上进行功率谱分析得到反映刀具磨损的功率谱频带能量指标和反映刀具破损的无量纲监测指标；对指标进行融合得到反映刀具状态的综合监测指标；提出了设定刀具磨损及破损阈值的有效方法；一旦综合监测指标超过失效阈值，通过材料去除率增量辅助判断刀具是否失效，进而在消除工况参数切换瞬间产生的误报警同时准确识别刀具状态。本发明仅通过单只外置三向加速度传感器及数控系统内部数据即可实现对刀具磨损与刀具破损的实时监测，提出面向单台机床与柔性生产线的工业可接受刀具状态监测系统，为工业应用提供了切实可行的解决方案。

本发明授权基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置在权利要求书中公布了：1.基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法，其特征在于，包括： 采集数控机床主轴振动数据及数控系统内部数据； 对采集到的数据进行降噪处理； 通过对降噪处理后的主轴振动数据进行功率谱分析，得到反映刀具磨损的功率谱频带能量指标和反映刀具破损的无量纲监测指标； 对指标进行融合，得到反映刀具磨损与刀具破损的综合监测指标； 当综合监测指标超过失效阈值，通过材料去除率增量辅助判断刀具是否失效，进而在消除工况参数切换瞬间产生的误报警同时准确识别刀具状态； 功率谱频带能量指标： 通过对预处理后的主轴XYZ三个方向的振动信号进行功率谱分析，利用直接法计算功率谱如下式1： 定义选择功率谱特征频率幅值作为监测指标，给出功率谱特征频率幅值指标的数学定义如下式2： F＝Amppsdf2 其中，Amppsdf为特征频率f对应的幅值； 定义刀齿通过频率为fp，其大小通过该式fp＝n60·Nt计算得到，n为主轴转速，Nt为刀具齿数；分别选择功率谱成分中刀齿通过频率fp及三倍频3fp幅值作为监测指标； 通过分析主轴振动信号不同磨损阶段功率谱频率成分的相对分布，提出反映刀具磨损变化的监测指标—功率谱频带能量指标；选择0-7fp频带范围内频率成分幅值的累积总和，给出功率谱频带能量指标的数学定义如下式3： 无量纲监测指标： 根据刀具破损前后功率谱频率成分幅值大小及分布，定义了两个对刀具破损敏感而不受工况参数干扰的无量纲监测指标； 根据刀具破损前后振动信号功率谱频率成分幅值大小相对变化，给出无量纲指标—幅值比的数学定义如下式4： 其中，Amppsdfp为刀齿通过频率基频幅值，Amppsd2fp为刀齿通过频率2倍频幅值； 根据刀具破损前后振动信号功率谱频率成分组成和分布相对变化，给出无量纲指标—能量比的数学定义如下式5： 其中，为振动信号功率谱低频带能量，为刀振动信号功率谱高频带能量。

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