刀具失效是切削加工过程不可避免的事件.因此,在数控机床、加工中心、柔性制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(CIMS)等自动化加工过程中,刀具失效将导致工件报废甚至加工机床故障.因此,刀具状态监控问题是自动化乃至无人化加工系统得以可靠运行的一个关键.球头铣刀是五轴以下数控机床曲面精加工和半精加工中的最主要加工刀具.国内外专家对球头铣刀状态监控的研究很少.该文在总结国内外有关刀具状态监控研究成果的基础上,针对球头铣刀,提出了刀具寿命在线预测与管理的新方法.利用刀具相对寿命消耗量判断刀具是否磨损,建立了刀具寿命在线监测与管理模型.刀具相对寿命消耗量是利用功率信号、泰勒公式、刀具寿命数据库以及在线获取的实际切削时间来获取的.该方法实现的关键是切削深度和切削宽度的在线获取.由于现代加工系统加工零件的复杂性和多样性,提出利用铣削中的主功率和功率波动量来推算切削深度和切削宽度.利用泰勒公式对各种加工条件下的球头铣刀寿命进行仿真,通过大量的球头铣刀铣削试验,证明了该方法的可行性.该文利用模糊数学理论对仿真数据和实测数据进行模糊识别,通过对识别结果的分析,证明基于模糊数学理论的刀具状态模糊识别的可行性和有效性.最后介绍了刀具寿命数据库的建立,为更有效地监测刀具磨损奠定了基础.