在机械加工领域，刀具的健康状况对于确保加工质量、提高生产效率和降低生产成本至关重要。刀具损坏监测技术是机械加工自动化的核心组成部分，它能够及时发现刀具的异常，预防废品的产生，延长刀具的使用寿命，确保生产线的安全稳定运行。1987年，刀具损坏监测技术已经引起了国际学术界和工业界的重视，但当时在在线旋转刀具的监测方面依然存在许多挑战，特别是对于那些需要在短时间内完成监测和处置任务的应用场景。
刀具损坏主要可以分为两种类型：刀具破损和刀具磨损。刀具破损通常会导致刀尖与工件失去接触，而刀具磨损则会导致切削扭矩的增加。这些变化能够通过监测相应的加工参数来捕捉。以往的研究主要集中在加工参数和工件尺寸、形状以及加工质量的变化上。
为了实现有效的刀具监测，意大利都灵大学的G.F. Micheletti教授归纳了加工信息的传感方法，其中包括直接量法和间接量法。直接量法是指直接测量刀头变化的方法，例如使用光学传感器、电阻传感器、放射性传感器和气功传感器等。而间接量法则是通过监测由刀具损坏引起的一系列加工参数变化来进行监测，如切削力或力矩、振动和声波分析、表面粗糙度、工件尺寸变化、刀台与工件的实际距离、切削温度以及系统的能源输出等。
在刀具损坏的监测技术中，信息的采集与传输是基础。在1987年的研究中，信息采集采用测力仪、加速度计和光学码盘等设备，通过磁带将信号传入计算机进行处理。通过磁盘存储数据，信息的传输和处理得以实现。
实验研究了通过监测切削力和力矩的变化，以及刀头破损导致的波峰数变化，来推断刀具的损坏情况。研究者提出了设计一个无线传感器，这个传感器能够安装在主轴或刀头上，包括应变仪、振荡电路、无线发射器和接收器等部分。这种无线传感器能够免去传统有线传输的干扰和局限，能够直接安装在加工部位附近进行遥测。
信号处理系统是刀具损坏监测的关键组成部分。通过设计计数电路读取每转波峰数，可以判断刀头是否破损；通过设计调制器控制力矩或力信号的平均值，可以判断刀具是否磨损。除此之外，还需要构建适当的数学模型来解析监测到的数据，以便做出准确的刀具状态判断。
美国通用汽车公司曾委托威斯康辛大学机械系开展相关课题，旨在大型数控铣床上发展一种计算系统，并提出传感器结构及特佳的建议。实验要求在铣削加工过程中，刀具损坏能够在刀具仅旋转两周的短时间内被监测和处置。这项研究为模具制造单元的适应控制(Adaptive Control)奠定了基础。
刀具损坏监测技术的研究和应用对于机械加工自动化具有重要意义。通过不断的技术创新和实验验证，刀具损坏监测技术能够逐步克服在线旋转刀具监测的技术难题，实现更高精度、更高效率和更高可靠性的加工过程控制。
