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    刀具磨损状态监测
    刀具在高速状态下进行切削时,与工件接触区域的温度急剧升高,使刀具的磨损加速,导致工件表面质量下降,而当刀具剧烈磨损甚至破损崩刃时还会对机床和操作人员造成危险。研究表明,由于刀具磨损和破损而造成的机床停机时间占全部停机时间的20%,所以有必要对刀具磨损在线监测进行研究,避免因刀具未达到磨损要求而更换,防止刀具磨损至破损对工件和机床造成损害;同时无需依靠人工经验来判断刀具是否需要更换。研究证明,刀具监测系统能提高加工效率10%~50%,降低生产成本10%~40%。刀具磨损监测过程如图1所示。本文对近年来刀具磨损在线监测所采用的监测信号、信号特征的提取方法以及分类识别模式进行归纳和总结,并对未来的研究方向进行展望。1  监测信号目前,刀具监测方法大致分为直接测量法和间接测量法。直接法通过某种特定的直接测量方式来获得刀具的后刀面磨损量;间接法是测量与刀具磨损相关的信号并通过映射关系来间接获得刀具的磨损量。(1)直接测量法直接测量法主要分为光学图像法、接触式电阻测量法和放射性元素法。直接测量法对刀具进行直接测量,测量精度高,但是对于切削环境有较高的要求。切削液、照明还有切屑都会影响测量结果。
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    刀具断裂监控系统
    系统操作简便使用刀具断裂监控系统只需学习正常加工曲线,系统自动生成边界后即可进行监控,新手也能快速掌握。确保自动化加工的有效运行使用澳门新萄京手机版网址在自动化加工过程中遇到断刀,系统会及时发出报警信号,避免机床撞伤,保护断刀后的后续加工刀具。区别常规刀具断裂检验,降低废品率真常规断刀的检测是在工件加工完之后进行检测,此时已经产生废品,使用刀具断裂监控系统可以在加工中检查出异常,降低废品率。
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    如何改善刀具磨损延长刀具寿命?
    1、刃口磨损。改进办法:刀具破损提高进给量;降低切削速度;使用更耐磨的刀片材质;使用涂层刀片。2、崩碎。改进办法:使用韧性更好的材质;使用刃口强化的刀片;检查工艺系统的刚性;加大主偏角。3、热变形。改进办法:降低切削速度;减少进给;减少切深;使用更具热硬性的材质。4、切深处破损。改进办法:改变主偏角;刃口强化;更换刀片材质。5、热裂纹。改进办法:正确使用冷却液;降低切削速度;减少进给;使用涂层刀片。6、积屑。改进办法:提高切削速度;提高进给;使用涂层刀片或金属陶瓷刀片;使用冷却液;使刃口更锋利。7、月牙洼磨损。改进办法:降低切削速度;降低进给;使用涂层刀片或金属陶瓷刀片;使用冷却液。8、断裂。改进办法:使用韧性更好的材质或槽型;减少进给;减少切深;检查工艺系统的刚性。
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    刀具管理解决方案
    刀具管理模块,基于和数控系统的直接交互,无需打码和增加传感器等,直接抓取一手的刀具更换信息和刀具寿命信息,实现刀具更换耗用统计、刀具寿命统计预警、刀具效能统计分析等功能。刀具耗用管理(1)可按车间、按设备、按时间段统计换刀数量(2)记录查询机台号、刀号、换刀时间、累计加工量、累计加工时间、寿命利用率等刀具寿命管理(1) 统计正在机台上使用的刀具当前的寿命利用比例;(2) 对寿命即将消耗殆尽的刀具进行更换预警。
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    刀具按磨损形式可分为
    1)前刀面损在以较大的速度切削塑性材料时,前刀面上靠近切削力的部位,在切屑的作用下,会磨损成月牙凹状,因此也称为月牙洼磨损。在磨损初期,刀具前角加大,使切削条件有所改善,并有利于切屑的卷曲折断,但当月牙洼进一步加大时,切削刃强度大大削弱,*终可能会造成切削刃的崩碎毁损的情况。在切削脆性材料,或以较低的切削速度及较薄的切削厚度切削塑性材料时,一般不会产生月牙洼磨损。2)刀尖磨损刀尖磨损为刀尖圆弧的后刀面及邻近的副后刀面上的磨损,它是刀具上后刀面的磨损的延续。由于此处的散热条件差,应力集中,故磨损速度要比后刀面快,有时在副后刀面上还会形成一系列间距等于进给量的小沟,称为沟纹磨损。它们主要由于已加工表面的硬化层及切削纹路造成的。在切削加工硬化倾向大的难切削材料时,*易引起沟纹磨损。刀尖磨损对工件表面粗糙度及加工精度影响*大。3)后刀面磨损在很大切削厚度切削塑性材料时,由于积屑瘤的存在,刀具的后刀面可能不与工件接触。除此之外,通常后刀面都会与工件发生接触,而在后刀面上形成一道后角为0的磨损带。一般在切削刃工作长度的中部,后刀面磨损比较均匀,因此后刀面的磨损程度可用该段切削刃的后刀面磨损带宽度VB来衡量。由于各种类型的刀具在不同的切削情况下几乎都会了发生后刀面磨损,特别是切削脆性材料或以较小的切削厚度切削塑性材料时刀具磨损主要是后刀面磨损,而且磨损带的宽度VB的测量比较简便,因此通常都用VB来表示刀具的磨损程度。VB愈大,不但会使切削力增大,引起切削振动,而且会影响刀尖圆弧处的磨损,从而影响加工精度及加工表面质量。
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