刀具常见的磨损形式

刀具常见的磨损形式
刀具常见的磨损形式

刀具常见的磨损形式

来源:全民业务网作者:不详

刀具破损形式形成原因应对措施名称对应英文名称图像后刀面磨损

Flank wear

?刀具材质太软

?切削速度过高

?后角过小

?进给率过小

?降低切削速度

?选择更耐磨的硬质合金

?检查刀尖高度

?选择进给量与切深的正确比例月牙洼磨损Crater wear

?刀具材质过软

?切削速度过高

?进给过大

?降低切削速度和/或进给量

?选择较耐磨的材料

?选用配正前角刀具积屑瘤Welding

?切削速度不合适

?进给太低

?刀具不够锋利

?刀具/工件材料不匹配

?改变切削速度

?增加进给

?采用冷却液

?减小倒棱

?扩大前角

?选用低亲和性的刀具材料条纹状磨损Notching

?主要是由于切削速度太高或工件太硬(尤其是表面硬皮)而引起的严重摩擦?锯齿形切屑的摩擦

?降低切削速度

?减小主偏角

?选择更耐磨的硬质合金梳状裂纹Thermal cracking

?由于温度变化,尤其是在断续切削时,会在刀刃上出现裂纹。

?刀具材料过硬。

?*主要出现在铣削时

?选择一种耐热性能更好的材料

?使用冷却液要么不间断并且足量,要么干脆不使用。崩刃Flaking

?切削阻力太高

?切削深度或进给太大

?积屑瘤脱落

?断屑不良

?选择较硬的硬质合金材料

?选用比较稳定的刀刃几何形状来防止出屑冲击

?通过改变切削值或改变排屑槽来改变排屑方向

刀具磨损与切削用量关联度试验研究 (1)

刀具磨损与切削用量关联度试验研究-机械制造论文 刀具磨损与切削用量关联度试验研究 潘建新1,潘祎2 (1.湖南科技职业学院实习实训指导中心,湖南长沙,410004) (2.徐州医学院医学影像学院,江苏徐州,221004) 摘要:文章通过对POLMAX材质试件在不同切削条件下的加工试验,重点分析了涂层刀具的磨损形式,总结出了切削用量影响刀具磨损的规律。研究结果表明:YG类涂层硬质合金刀具加工淬硬POLMAX不锈钢时,低速阶段主要表现为粘结磨损,高速阶段主要表现为氧化磨损与扩散磨损;切削用量中切削速度对刀具磨损影响最大,当切削速度较低时(小于50m/min)刀具磨损量几乎保持在同样的水平,而当切削速度达到120m/min以上时,刀具磨损量急剧上升。 关键词:刀具磨损;切削用量;关联度 中图分类号: TG506.1 1 前言 随着人们对塑料产品外观质量要求的不断提高,高光洁度模具材料应用越来越普遍。POLMAX是瑞典ASSAB的光学级(表明粗糙度值在0.3-0.7μm之间)镜面塑胶模具钢,具有优良的抛光性、耐腐蚀性、耐磨性和可加工性,广泛应用于对产品表面质量有严格要求的光学、医疗和CD/DVD等领域,是制造高光洁度模具的必备材料。然而,对该材料切削工艺知识的缺乏,又往往造成切削效率降低、刀具寿命缩短、加工质量变差等问题,特别是刀具磨损问题,成为影响POLMAX切削效率的主要原因之一。本文通过对POLMAX材质试件在不同

切削条件下的加工试验,重点分析了涂层刀具的磨损形式,总结出了切削用量影响刀具磨损的规律,研究结论对生产实际有一定的指导作用。 2 刀具磨损形式及过程 刀具磨损形式一般为前刀面月牙洼磨损、后刀面均匀磨损以及副后刀面由摩擦引起的沟槽磨损[1]。随着切削时间的增加,切削温度升高,刀具材料和工件材料还会发生粘结,两者产生相对运动粘结点产生剪切破坏,将刀具材料粘结颗粒带走造成刀具的粘结磨损。无论何种磨损形式,刀具的磨损过程和一般机械零件的磨损规律相同,如图1所示,分为三个阶段:初期磨损阶段(AB段)、正常磨损阶段(BC段)和急剧磨损阶段(CD段)[2]。 3 切削用量对刀具磨损的影响试验 3.1 试验方案 本试验主要研究切削速度对刀具磨损的影响规律,试验用刀具采用涂层刀片,油雾冷却方式,切削速度的水平设定为:35、50、80、120、160m/min。测量内容主要是观察刀具磨损形貌并测量后刀面磨损量。后刀面磨损量的测量方案是:试件加工一定长度后观察刀片磨损情况,当后刀面为均匀磨损时,取磨钝标准为平均磨损量达到0.3mm;当后刀面为剧烈磨损时,取磨钝标准为最大磨

刀具为什么会磨损

刀具为什么会磨损 刀具磨损是指刀具摩擦面上的刀具材料逐渐损失的现象。刀具磨损的形态一般有以下两种情况,有时是两种磨损兼有: 刀具磨损 前刀面磨损 当切削塑性材料时,切削厚度和切削速度都比较大时,切屑在前刀面会磨损出洼凹,这个洼凹称“月牙洼”。“月牙洼”产生的地方是切削温度最高的地方。 后刀面磨损 由于切削刃的刃口钝圆半径对加工表面的挤压与摩擦,在切削刃的下方会磨损出一条后角等于零的沟痕,这就是后刀面磨损。在切削速度较低、切削厚度较小的情况下,切削脆性材料时,将会发生后刀面的磨损。 影响刀具磨损的几种原因 1、刀具材料 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,冲击韧性越低https://www.360docs.net/doc/d074460.html,版权所有,材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。对于石墨刀具,普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的,也就是钴含量稍高一点的;对于金刚石涂层石墨刀具,可在选材上适当选择硬度相对较好一点的,也就是钴含量稍低一点的; 2、刀具的几何角度 石墨刀具选择合适的几何角度,有助于减小刀具的振动,反过来,石墨工件也不容易崩缺; (1)前角,采用负前角加工石墨时,刀具刃口强度较好,耐冲击和摩擦的性能好,随着负前角绝对值的减小,后刀面磨损面积变化不大,但总体呈减小趋势,采用正前角加工时,随着前角的增大,刀具刃口强度被削弱,反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时,切削阻力大,增大了切削振动,采用大正前角加工时,刀具磨损严重,切削振动也较大。 (2)后角,如果后角的增大,则刀具刃口强度降低https://www.360docs.net/doc/d074460.html,版权所有,后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后,切削振动加强。 (3)螺旋角,螺旋角较小时,同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长,切削阻力最

检测刀具磨损和破损的方法

检测刀具磨损和破损的方法 单台机床的加工,对刀具磨损和破损的监测,凭工人的经验,尚能进行正常的生产,而对FMS、CIMS、无人化工厂,必须解决刀 具磨损与破损的在线实时监测及控制问题。因为及时确定刀具磨损和破损的程度并进行在线实时控制,是提高生产过程自动化程 度及保证产品质量,避免损坏机床、刀具、工件的关键要素之一。 监测原理监测参量的选取监测原理监测原理框图监测刀具磨损和破损的方法很多,可分为直接测量法和间接测量法两大类。 直接测量法主要有:光学法、接触电阻法、放射性法等。间接测量法主要有:切削力或功率测量法,刀具和工件测量法,温度测 量法,振动分析法,AE法,电机电流或功率测量法等。 比较现有的刀具磨损和破损的监测方法,各有优缺点,我们选取声发射(AE)和电机电流信号作为监测参量。这是因为AE信 号能避开机加工中噪声影响最严重的低频区,受振动和声频噪声影响小,在感兴趣区信噪比较高,便于对信号进行处理。响应速 度快,灵敏度高;但重负荷时,易受干扰。而电机电流信号易于提取,能适应所有的机加工过程,对正常的切削加工没有影响, 但易受干扰,时间响应慢,轻负荷时,灵敏度低。这样,同时选AE和电机电流为监测信号,就能利用这2个监测量的各自长处,互 补不足,拓宽监测范围,提高监测精度和判别成功率。 切削过程中,当刀具发生磨损和破损时,切削力相应发生变化,切削力的变化引起电机输出转矩发生变化,进而导致电机电 流发生相应的变化,电流法正是通过监测电机电流的变化,实现间接在线实时判断刀具的磨损和破损。AE 是材料或结构受外力或 内力作用产生变形或断裂时,以弹性波形的形式释放出应变能的现象。它具有幅值低,频率范围宽的特点。试验及频谱分析发现 :正常切削产生的AE信号主要是工件材料的塑性变形,其功率谱分布,100kHz以下数值很大,100kHz 以上较小。 当刀具磨损和破损时,100kHz以上频率成分的AE信号要比正常切削时大得多,特别是100-300kHz 之间的频率成分更大些。 为此,应通过带通滤波器,监测100-300kHz频率成分AE信号的变化,对刀具磨损和破损进行监测。 利用AE、电机电流信号综合对刀具磨损和破损进行判别的原理是:轻负荷区,依靠AE包络信号,用阈值的方法进行判别;在 中负荷区,这时电机电流和AE信号都起作用,用两者结合的方法进行判别,提高判别的成功率,具体方法是:如果AE信号超过AE 阈值,则置延时常数为ds(d的数值依赖于系统构成),如果在ds时间内,电流信号也超过电流信号的阈值,则判刀具极限磨损或 破损。如果在ds时间内,电流信号未超过电流信号的阈值,则不报警,由延时常数继续监测。这种以AE

切削具常见的磨损因素

车床上切削时刀具的磨损一般是在高温高压条件下产生的,因此,形成刀具磨损的原因就非常复杂.它涉及到机械、物理、化学和金相等的作用。 现将其中主要的原因简述如下: 1.磨拉磨损切削过程中,切屑底层、工件加一表面上的一些硬度极高的微小硬质点,可在刀具的表面上刻出沟痕。这些硬质点对刀具的作用相当于砂轮中的磨粒的作用,所以称其为磨粒磨损。硬质点有碳化物(如FeC,TL,VC等)、氮化物(如TIN,SiM等)、氧化物(如SD,A里Oe等)和金属问化合物等。磨粒磨损在各种切削速度下都存在,但对低速切削的刀具(如拉刀、板牙等磨粒磨损是刀具磨损的主要原因。高速钢刀具的硬度和耐磨性低于硬质合金、陶瓷等,故其磨粒磨损所占的比贡较大。 2.粘结磨损切屑与刀具前刀面、工件加下表面与刀具后刀面之问在高温高压作用下接触.接触面问吸附膜被挤破,形成了新鲜表面接触,当接触面问隙达到原子问距离时就产生粘结。粘结磨损就是由于接触面滑动时在粘结处产生剪切破坏造成的。通常剪切破坏在强度较低的切屑一方.但刀而在摩擦、压力和温度连续作用下强度降低,也会破坏。此外,当前刀面上粘结的积屑瘤脱落后,会带走刀具材料.从而形成粘结磨损。粘结磨损的程度与压力、温度和材料问亲合程度有关。如在低速切削时,由于切削温度低,故粘结是在正压力作用下由接触点处产生的M性变形所造成,亦称为冷焊。在中速切削时,由于切削a度较高,促使材料软化和分子问的热运动,更易造成粘结。用T类硬质合金加工铁合金或含铁不锈钢时,在高温作用下伙元素之问会产生亲合作用.从而也会产生枯结磨损。所以低、中速切削时,粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损因素。 3.扩散磨损扩一散磨损是在高温下产生的。在切削金属时,金属与刀具接触,双方的化学元素在固态下相互扩散,改变了原材料的成分与性能,使刀具材料变脆,从而加剧了刀具的磨损。例如,用硬质合金切削钢材时,从800℃左右开始,硬质合金中的W,Co和C原子向钢中扩散,同时钢中的Fe原子向刀具中扩一散,使刀具表面形成新的低硬度、高脆性的复合碳化物,且由于Co含量的降低.刀具材料的粘结强度降低.从而降低了刀具表面的强度和硬度,加剧了刀具磨损。 4..相变磨损当刀具上最高温度超过材料相变盆度时,刀具表面金相组织会发生变化,如马氏体会转变为奥氏体.使硬度下降,磨损加剧。下具钢刀具在高温时易产生相变磨损。它们的相变沮度是:合金钢为300-3501C,高速钢为550-6001C.相变磨损严重时会造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。 本文由斗式提升机https://www.360docs.net/doc/d074460.html, XSX提供转载请注明

数控机床刀具磨损监测方法研究

数控机床刀具磨损监测方法研究 马旭1,陈捷2 (1.南京工业大学金工实习中心,江苏南京 211800; 2.南京工业大学工业装备数字制造及控制技术重点实验室,江苏南京 210009) 摘要:数控机床刀具磨损监测对于提高数控机床利用率,减小由于刀具破损而造成的经济损失具有重要意义。文章有针对性地回顾了国内外各种刀具磨损监测方法的研究工作,详细叙述了切削力监测法、切削噪声监测法、功率监测法、声发射监测法、电流监测法以及基于多传感器监测法等六种刀具磨损监测方法。本文通过比较各种监测方法的优缺点,提出基于多传感器监测法是数控机床刀具磨损监测方法的未来发展的主要方向。 关键词:数控机床;刀具磨损;监测方法 中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1006-0316 (2009) 06-0070-04 Study of monitoring method for CNC tool wear MA Xu,CHEN Jie (1.Center of Metalworking Practice,Nanjing University of Technology,Nanjing 211800, China; 2.School of Mechanical and Power Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China)Abstract:CNC tool wear monitoring has great importance in improving the utilization of CNC machine tools and in reducing the economic lossos due to the tool breakage. This article is well targeted in reviewing several researches on the study of various tool wear monitoring method at home and abroad. Six tool wear monitoring methods are described in detail, which are the cutting force monitoring, the cutting noise monitoring, the power monitoring, the sound launch monitoring, the electric current monitoring as well as the monitoring method based on the multi-sensor monitor. Comparing with the merits and demerits of each monitoring methods, the article suggests that the monitoring method based on the multi-sensor monitor would be the main direction of the development of CNC tool wear monitoring in the future. Key words:CNC;tool wear monitoring;Monitoring method 刀具磨损在机械加工中是一种普遍存在的现象,刀具的磨损与磨损状态直接影响着机械加工的精度、效率及经济效益,研究刀具磨损可以大大提高机械加工效率,降低加工成本,具有较大的经济效应。刀具磨损的在线监测是柔性制造系统研究工程的一个重要课题。 近年来,随着高性能CNC机床、FMS以及CIMS 的广泛应用,机械加工的效率、加工质量有了明显的提高,同时对全自动化生产也提出了更高的要求,操作人机比由原来的一对一发展到现在的一名操作人员操控多台设备的局面。这样,数控机床系统能否自动监测刀具状态,及时了解正在使用的刀具磨损情况,从而根据刀具寿命、磨损量、刀具破裂等形式的刀具故障对刀具工作状态进行监控,并在刀具磨损达到设定磨损量时报警,就显得非常重要。工业统计表明,刀具失效是引起机床故障的首要因素,由此引起的停机时间占数控机床总停机时间的1/5~1/3[1]。切削加工中,如果刀具磨损不能及时发现,将导致整个加工过程的中断,引起工件报废,甚至整个系统的停止。研究表明,数控机床配备刀具监测系统后可减少75%的故障停机时间,提高生产率10%~60%,提高机床利用率50%以上。美国Kennamtal公司的研究表明,配备刀具监控系统的数控系统,能够节约加工费用达30%[2]。因此研究开发智能监测技术,防止因刀具失效而引起的工件报废、设备损坏并保证机床无故障运行是很重要的[3]。

教你如何检测数控铣床中刀具的磨损问题

教你如何检测数控铣床中刀具的磨损问题机床结构部件 1。主轴采用原装意大利进口电主轴2。采用日本伺服电机,日本高精度直线导轨3。铸造工作台4。大功率吸尘装置。 现在,数控铣床在我们的生活中有着广泛的用途,尤其是在工业中更是得到了很好的使用,然而对于数控铣床的刀具磨损程度的检测记录却是一直是一个难题,下面我们就请有关专家来为我们介绍关于如何记录数控铣床的刀具磨损。 以前人们主要借助于集成了丈量尺的放大镜进行万能铣床检查,固然能够进步丈量的灵活性,但是因为操纵职员的差异会导致不一致的丈量结果。类似的结果可以展示另外一种被测系统:一方面,尽管固定式丈量系统具有较好的经济性,但是便携机能较差;另一方面,简易移动式丈量系统的丈量精度较低,成像质量较差,丈量深度不足。现在万能铣床主要使用图形来显示加工刀具的出产效率,以及磨损划痕深度(VB)跟着使用寿命的增长而逐渐加深的过程。 加工过程进行优化,可以将整套系统放入便携式容器,并配备必要的备用电池、充电器或者清洁用具。丈量系统的构造:直接在铣床的转盘铣刀前布置配备有磁性三脚架的数码相机上海维宏电子说:“图片的高质量、丈量系统和评价软件的便捷操纵是我们的一大上风。而且我们在用户和刀具制造商进行丈量的过程中反复询问,是否需要为他们提供带有软件的集成式丈量系统包。” 迄今为止,万能摇臂铣床系列来自航空产业、刀具制造业和科研仪器行业的工艺员已经开始在切削加工中应用这套系统。在对丈量系统进行检查和优化,功能紧凑且实用: 1)便于用户操纵的丈量软件:磨损丈量包中包含的评价软件Abrascan可以丈量间隔(D)、角度(A)和半径。点击”间隔“图标就可以用毫米显示出相关尺寸。在单独的图片中还可以显示更多的间隔和角度丈量值。单击鼠标右键可以复制相关数据并且另存为Excel表格文件。这样可以大幅度简化磨损划痕宽度的形成过程。其他的辅助功能,好比亮度、对比度、灰度等也一应俱全。因为万能铣床这套系统基于Office软件,因此用户无需参加额外的培训即可快速上手使用。 2)输出丈量值:在X5036A立式铣床表格计算软件中存储丈量值就可以天生磨损的形成过程。利用磨损丈量系统Abrascan可以识别出极其微小的磨损痕迹并进行丈量。因此可以对刀具的优化过。Abrascan的图像可以显示磨损的形成过程横轴为刀具的切屑间隔,单位米;纵轴为磨损划痕宽度VB,单位毫米;三根曲线分别为刀具A、B、C。 3)转盘:磨损划痕宽度VB=0.136mm:丈量流程如下:将数码相机固定在磁性三脚架上,利 用磁性三脚架还能够直接在铣床长进行丈量,而无需从支架或者主轴上拆下刀具。X6132A卧式 铣床带有能够任意旋转的显示屏,可以在任意位置进行拍摄。所以,用户只需要打开数码相机就可以随时进行拍摄。摄影兴趣者当然还可以根据不同的场合进行微调。转子泵通过USB数据线可以将储存的图片传输到笔记本电脑并利用软件进行评价。

常用的刀具磨损检测方法比较

常用的刀具磨损检测方法比较 篇一:刀具的磨损和耐用度浅谈 刀具磨损和耐用度浅谈 刀具在切削金属的同时,本身也逐渐被磨损。当磨损到一定程度时,就需要更换刀具,否则会产生降低加工表面质量等不良后果。让我们先来看看刀具的磨损过程:常用的高速钢和硬质合金钢刀具的磨损过程如图所示,它反映了切削时间和刀具磨损之间的关系。正常磨损 后刀面磨损初期磨损 切削时间/ 1.初期磨损阶段 在该阶段中,由于是新刃磨的刀具,刀后面粗糙不平,后面与工件过渡表面间的实际接触面很小,压力大,磨损速度很快。初期磨损量与刀具刃磨质量有关,经过研磨的刀具初期磨损量小。 2.正常磨损阶段 刀后面经过初期的磨损后,粗糙度值降低,与工件过渡表面实际接触面积增大,压力减小,刀刃仍然比较锋利,磨损速度比较缓慢。该阶段切削过程平稳,持续时间长,是刀具的有效工作阶段。 3.急剧磨损阶段 当刀具磨损到一定程度后,刃口变钝,摩擦力增大,切削力和切削温度迅速上升,刀具材料的性能下降,引起刀具迅速磨损,直至完

全丧失切削性能。所以在切削过程中应避免刀具发生急剧磨损。 刀具的磨损过程又可看为刀具的钝化过程 从上述磨损过程可以看出,刀具在正常磨损阶段即将结束前,刀具必须及时重磨或可转位刀片转换刀刃。否则不仅会损坏刀具,而且会使工件的加工质量变坏。此时的刀具磨损量称为刀具的磨损限度。国家标准规定,把刀具磨损达到正常磨损阶段结束前的某一后面磨损量VB值作为刀具的磨损限度,即磨钝标准。因为刀具磨损后,切削力将增大,在柔性加工系统中,经常用切削力的某一数值作为刀具磨钝标准,以实现对刀具磨损状态的自动控制。 在实际生产中,采用与磨钝标准队赢得切削时间,即刀具耐用度来表示刀具已经磨钝,到了该换刀具的时候。所谓刀具耐用度,是指新磨好的刀具,由开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间,用字母t表示,单位为min。刀具耐用度有时也可用加工同样零件的数量或切削路程长度来表示。 粗加工时,多为切削时间表示耐用度。例如,目前高速钢镗刀的耐用度为30~60min;硬质合金铣刀的耐用度为120~180min。高速钢钻头的耐用度为80~120min;成形刀具耐用度为200~300min。精加工时,常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。 用刀具耐用度衡量磨损量的大小,比直接测量磨损量方便的多,因而在生产中广泛采用。刀具寿命则是指一把新刀从使用到报废为止的总的切削时间,它是刀具耐用度与磨刀次数的乘积。 篇二:刀具磨损原理及耐磨设计

刀具的磨损过程及磨损钝标准

磨损过程及磨损钝标准 损标准加工磨损量测量粗糙度阶段变化难加工材料自动化生产切削性能国际标准 磨损到一定的限度就不应再继续使用,这个磨损限度称为磨钝标准。典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示,AB是 段,BC是正常磨损阶段,CD是急剧磨损阶段。使用刀具时,应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。刀具磨损的检测 两大类:一类是直接测量法,它是在非切削时间内直接测量(或通过工件尺寸的变化来测量)刀具的磨耗量;另一类 法,它是在切削时测定与刀具有关的物理量(如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度)的变化来判断 。在实际生产中,不允许经常卸下刀具来测量磨损量,因 09-11-24 15:26:27 刀具磨损到一定的限度就不应再继续使用,这个磨损限度称为磨钝标准。 典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示,AB是初期磨损阶段,BC是正常磨损阶段,CD是急剧磨损阶段。 使用刀具时,应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。 刀具磨损的检测方法可分为两大类。 一类是直接测量法,它是在非切削时间内直接测量(或通过工件尺寸的变化来测量)刀具的磨耗量。 另一类为间接测量法,它是在切削时测定与刀具有关的物理量(如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度)的变化来判断刀具的磨损。 在实际生产中,不允许经常卸下刀具来测量磨损量,因而总是根据切削过程中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。 例如粗加工时,可以观察已加工表面是否出现亮带,切屑颜色和形状是否变化,以及是否出现振动和不正常的声音等。 精加工可观察已加工表面粗糙度的变化以及测量加工零件的形状和尺寸精度等。 在用实验评定刀具材料的切削性能时,常与后刀面的磨损量作为衡量刀具磨钝的标准。 国际标准ISO统一规定以1/2切削深度处后刀面上测定的磨损带宽度VB(见图2-4)作为刀具磨钝标准。 但对自动化生产用的刀具及预调刀具等,则长以沿工件径向的刀具磨损尺寸(称为刀具的径向磨损量NB)作为衡量刀具的磨钝标准。 -5 典型的刀具磨损过程曲线加工条件不同时所规定的磨钝标准也不同,例如精加工的磨钝标准较小,粗加工较大。 工艺系统的刚度较低时,应考虑在磨钝标准内是否会振动,所以规定的磨钝标准较小。 切削难加工材料时,磨钝标准较小。 各种刀具磨钝标准的具体数值可参考有关专业手册。 [评论] 好文章烂文章 [原文] http://www.jd37.c om/tec h/200811/40857.html

在切削过程中建模与仿真刀具的磨损

在切割过程中建模与仿真刀具的磨损 摘要 对于研究了不同刀具的磨损类型实验和分析方法仍然是主要方式。 数值方法和模拟的快速进步,联系到越来越强大的计算机的存在可能会使用有限元法研究刀具磨损。 这项工作的主要目的是提出一种新的方法来预测在切割过程中刀具磨损的操作。 特别是,能源的消耗,连接刀具磨损量与摩擦消耗所使用的能量。另外, 在诱导切削残余应力和由于磨损的机理使工具几何形状变化之间的相互作用做调查。 为了进行这项研究中,它被提交到刀具磨损的测量实验中,特别是在失量切割中。正交切削操作使用商用有限元软件ABAQUS/ Explicit的数值模拟。 ?2013的作者。由Elsevier B.V. 发布。 根据第14届CIRP大会上的国际科学委员会负责选择和同行审查在会议的人的 加工操作。 关键词:刀具磨损;数值模拟;切割;切屑形成; 1.介绍、 刀具磨损在加工操作中对经济有很大的影响同时也影响表面加工完整性。事实上,刀具磨损影响刀具寿命和最终产物中的残余应力的质量。对于这些raisons对刀具的磨损很多调查都能在文献[1-2-3]中找到。刀具在正交切削下的磨损模拟的开发要么是验证磨损的机理。要么是在这些模拟中,研究人员往往会更好地理解刀具磨损的残余应力对最终产物的影响[4]。在一些研究[5-6]的在一个子程序实现刀具磨损模型,是相对的像磨损和扩散特定的磨损机理磨损。因此,在本次调查中,具体机制被认为在很大程度上影响了磨损现象。事实上,刀具的磨损受几个不同类材料的附着力、侵蚀、腐蚀、磨料和断裂。在切割过程中,刀具几何形状的改变受刀具磨损的影响。此更新的刀具几何形状主要是参照,在数值仿真,通过该工具面节点的运动[7]。这个方法是使用一个特定的子程序的评估切削变量,如温度,正常压力,并且在正交切削模拟中每个节点工具滑动的距离。在这之后,其他子程序启动征收节点的运动。 现有磨损模型可分为两个类型:第一种是切削参数、刀具寿命型,这样的泰勒公式,第二个是切割过程中的变量通常是基于一个或若干磨损机制[8]。这个模型无力的,因为,一方面,磨损现象被建模为不连续的现象的时间而不是真实的情况。在另一方面,它是在实施的的限制磨损机理,即磨损问题降低到1或2的磨损机制。 磨损接触的现象说明了通过形成之间的关系微动系统碎片和摩擦中消耗的能量。这个耗能是更加可控制在接触区中使用量方面[9]。这种方法是实验性的,一个摩擦磨损试验机,用于量化接触力的值,然后将能量耗散因摩擦以及与它链接遗失的能量耗散在这个区域 [10]。 由于这些原因,本文提出了一种新的的方法,它提供了不仅是一个全球性的建模磨损现象,而且还是两个组合方面,正交的切割的配置中工具的磨损和在最终产物中的残余应力的影响。 为了带领这项研究中,提出的方法有三个不同的部分。在第一部分中,一个工磨损由测量呈现。此后,能量办法提出修改后用于在应用程序中正交切削。一种数值模拟正交切割操作正在开发,使用了商用的有限元软件ABAQUS/ Explicit。最后一部分,包括刀具磨损演变的数值结果在仿真和结论。 2.实验测试 在实验测试中,进行验证有限元模型,并测量渐进刀具磨损,包括转制成42CD4与操作

常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析

常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析 1引言 从20世纪80年代开始,由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破,数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高,在现代制造技术全面进步的推动下,切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前,高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用,产生了显著的经济效益,并正向其它应用领域拓展。高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明,高速切削时,造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此,对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性,当其韧性得到改善后,非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前,新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾,预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。 本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述,对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析,这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。 2高速切削刀具的磨损形态 高速切削时,刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。 后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式,可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能,在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。 微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口,常发生在断续高速切削时,通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施,均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内,刀具仍可继续切削。

刀具磨损在线监测技术研究的探讨 (1)

刀具磨损在线监测技术研究的探讨-工程论文 刀具磨损在线监测技术研究的探讨 贾娜JIA Na;马雪亭MA Xue-ting (东北林业大学机电工程学院,哈尔滨150040) (Mechanical and Electrical Engineering College of Northeast Forestry University,Harbin 150040,China) 摘要:本文对近几年刀具磨损在线技术的研究进行探讨,得出间接测量方法较直接测量方法灵活,但直接测量方法敏感性更强。 Abstract: This paper discusses the research of the tool wear on-line monitoring technology. It is concluded that the method of the indirect measurement is more flexible than the direct measurement, and the method of the direct measurement is more sensitive than the indirect measurement. 关键词:刀具磨损;监测信号;间接测量 Key words: tool wear;check signature;indirect measurement 中图分类号:TH161 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)34-0057-02 基金项目:黑龙江省青年科学基金项目资助(QC06C002)。 作者简介:贾娜(1975-),女,黑龙江齐齐哈尔人,副教授,硕士研究生导师,研究方向为机械设计、木质材料加工、木材加工刀具;马雪亭(1990-),男,山东滨州人,研究生,研究方向为现代林业与木工机械设计及理论。 1 间接测量刀具磨损的研究

刀具磨损的几种原因

刀具磨损的几种原因 2009-09-10 11:37 刀具坚硬,可随着使用时间推迟,刀具也会有一定磨损,影响刀具磨损几种原因有哪些呢?通过汇总得出了几种原因。 1、刀具材料 刀具材料决定刀具切削性能根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度韧性一对矛盾,也刀具材料所应克服一个关键。对于石墨刀具,普通TiAlN涂层可选材上适当选择韧性相对较好一点,也就钴含量稍高一点;对于金刚石涂层石墨刀具,可选材上适当选择硬度相对较好一点,也就钴含量稍低一点; 2、刀具几何角度 石墨刀具选择合适几何角度,有助于减小刀具振动,反过来,石墨工件也不容易崩缺; (1)前角,采用负前角加工石墨时,刀具刃口强度较好,耐冲击摩擦性能好,随着负前角绝对值减小,后刀面磨损面积变化不大,但总体呈减小趋势,采用正前角加工时,随着前角增大,刀具刃口强度被削弱,反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时,切削阻力大,增大了切削振动,采用大正前角加工时,刀具磨损严重,切削振动也较大。 (2)后角,如果后角增大,则刀具刃口强度降低,后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后,切削振动加强。 (3)螺旋角,螺旋角较小时,同一切削刃上同时切入石墨工件刃长最长,切削阻力最大,刀具承受切削冲击力最大,因而刀具磨损、铣削力切削振动都最大。当螺旋角去较大时,铣削合力方向偏离工件表面程度大,石墨材料因崩碎而造成切削冲击加剧,因而刀具磨损、铣削力切削振动也都有所增大。因此,刀具角度变化对刀具磨损、铣削力切削振动影响前角、后角及螺旋角综合产生,所以选择方面一定要多加注意。 通过对石墨材料加工特性做了大量科学测试,PARA刀具优化了相关刀具几何角度,从而使得刀具整体切削性能大大提高。 3、刀具涂层 金刚石涂层刀具硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点,现阶段金刚石涂层石墨加工刀具最佳选择,也最能体现石墨刀具优越使用性能;金刚石涂层硬质合金刀具优点综合了天然金刚石硬度硬质合金强度及断裂韧性;但国内金刚石涂层技术还处于起步阶段,还有成本投入都很大,所以金刚石涂层近期不会有太大发展,不过我们可以普通刀具基础上,优化刀具角度,选材等方面改善普通涂层结

刀具破损的主要形式及其产生的原因有以下几个方面

刀具破损的主要形式及其产生的原因有以下几个方面 (1)后刀面磨损后刀面磨损是由机械交变应力引起的出现在刀具后刀面上的摩擦磨损。如果刀具材料较软,刀具的后角偏小,加工过程中的切削速度偏高,进给量太小,都会造成刃具后刀面的磨损过量,并由此使得加工表面的尺寸和精度降低,增大切削中的摩擦阻力。因此应该选择耐磨性较高的刀具材料,同时降低切削速度,加大进给量,增大刀具后角。如此才能避免或减少刀具后刀面磨损现象的产生。(2)边界磨损主切削刃上的边界磨损常发生于与工件的接触面处。 主要原因是工件表面硬化、微信公众号:hcsteel锯齿状切屑造成的摩擦。解决措施是降低切削速度和进给速度,同时选择耐磨刀具材料,并增大刀具的前角,使切削刃锋利, (3)前刀面磨损前刀面磨损是在刀具的前刀面上由摩擦和扩散导致的磨损。 前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触,以及对发热区域的扩散引起。另外刀具材料过软,加工过程中切削速度较高,进给量较大,也是前刀面磨损产生的原因。前刀面磨损会使刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃的强度。应该采用降低切削速度和进速度,同时选择涂层硬质合金材料,来达到减小前刀面磨损的目的。 (4)塑性变形塑性变形是切削刃在高温或高应力作用下F产生的变形。 切削速度和进给速度太高以及工件材料中硬点的作用,刀具具材料太

软和切削刃温度较高等现象,都是产生塑性变形的主要原因。塑性变形的产生会影响切屑的形成质量,并导致刀具崩刃。可以通过采取降低切削速度和进给速度,选择耐磨性高和导热性能好的刀具材料等措施,达到减少塑性变形的目的。 (5)积屑瘤积屑瘤是指工件材料在刀具上的黏附物质 积屑瘤的产生会大大降低工件表面的加工质量,会改变切削刃的形状并最终导致切削刃崩刃。采取的对策是提高切削速度,选择涂层硬质合金或金属陶瓷等刀具材料,并在加工过程中使用冷却液。 (6)刃口剥落刃口剥落是指切削刃口上出现一些很小的缺口,非均匀的磨损。 主要由断续切削、切屑排除不畅等原因造成。应该在加工时降,低进给速度、选择韧性好的刀具材料和切削刃强度高的刀片,来避免刃口剥落现象的产生。 (7)崩刃崩刃将损坏刀具和工件。 主要原因有刀具刃口的过度磨损和较高的加工应力,也可能由于刀具材料过硬、切削刃强度不足以及进给量太大造成。刀具应该选择韧性较好的合金材料,加工时应减小进给量和切削深度,另外还可选择高强度或刀尖圆角较大的刀片。 (8)热裂纹由于断续切削时的温度变化而产生的垂直于切削刃的裂纹。 热裂纹会降低工件表面的加工质量,并导致刃口剥落。刀具应该选择韧性好的合金材料,同时在加工中减小进给量和切削深度,并进行干

刀具磨损监测技术的研究现状及发展趋势

76 研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断 中国设备工程 2019.01 (下) 在制造业中,数控机床发挥着举足轻重的作用。近年来,随着零件品质要求不断提高,越来越多的零部件需要进行高精密的加工,尤其是在航空航天、汽车、手机等领域,数控机床的发展已成为提高产品质量的关键性因素。对于数控机床来讲,刀具系统是其最重要的组成部分,它与加工工件的质量有着紧密联系,而刀具的磨损是导致工件质量差,废品率高的直接原因。有研究指出,五分之一的机床停机是由于刀具系统破损造成的,采用准确可靠的刀具磨损在线监测技术可使机床利用率提高1.5倍,最高提升切削速度50%,并节约30%左右的总加工成本。因此,对刀具磨损状态的实时监测有助于提高加工环境的稳定性和工件的质量,保障机床及加工人员安全,同时还能提高企业的生产效率、降低企业的生产成本。因此,发展刀具磨损监测技术有重要的作用。 1?刀具磨损状态监测技术的研究现状 现阶段的刀具磨损监测方法主要分为直接法和间接法。直接法主要是通过监测刀具磨损面反光强度、刀刃位移情况、切削面放射性、接触电阻及工件尺寸的变化来判断刀具的磨损情况。而间接法主要是通过监测切削过程中某些与刀具磨损构成映射关系的参数,例如工件温度、超声信号、切削过程的振动信号、切削力、扭矩、电机功率或电流的变化来间接反映刀具的磨损情况。以下是几种主要的监测方法。1.1?直接法 (1)光学图谱法:光学图谱法是通过利用光学仪器记录刀具后刀面磨损处的反光强度变化或进行图像处理得到刀具磨损信息的方法。这类方法的优点是其结果较为明确直观,方便技术人员分析;缺点是在实际生产过程中伴有切削液等切削条件的干扰,很难实现实时监测。 (2)接触法:接触法是通过探头磁间隙传感器检测切削刃的位置参数来得到刀具磨损信息的方法。这类方法的优点是简便易操作,缺点是其易受切削温度影响。 (3)放电性技术:放电性技术是通过在刀具原材料中加入放射性物质,随着磨损程度的加大,刀具放射 性逐渐加大,从而达到监测目的。这类方法的优点是其不受加工环境的影响,缺点是其实时性差,应用于实际生产还需考虑防护性问题。 (4)工件尺寸测量法:这类方法通过传感器检测工件的尺寸,根据检测结果与实际工件尺寸误差的大小来判断刀具磨损情况。但工件的尺寸受机床运动精度和热膨胀的影响,可靠性较低。1.2?间接测量法 (1)切削温度测量法:切削温度与刀具磨损有着直接联系,因此可通过监测工件与刀具之间的热电偶或用红外检测仪监测切削部位温度变化来实现磨损状态的识别,但这种方法不适用于添加冷却液的加工过程。 (2)声发射监测法:声发射是刀具或被加工器件在加工过程中因裂缝扩展、塑性变形、相变等引起应变能快速释放而产生应力波的现象。这种方法能在不影响刀具和工件的情况下检测到刀具磨损的特征信号,这些信号频率较高,受环境干扰较小,其缺点是传播过程中信号衰减很快,传感器需安置在接近切削处的位置,且信号处理方式复杂,效率低下。 (3)振动监测法:其通常用加速度计来监测切削过程中振动信号的变化来判断刀具磨损情况,对刀具磨损敏感度高,但其信号易受到机床的自激振动和噪声干扰,给后期判断增加了难度。 (4)切削力监测法:切削力对刀具磨损灵敏度高且作为加工过程中刀具状态变化最直接的表现之一,其信号特征能准确反应刀具的磨损情况。其缺点是传感器需要与工件有特定的安装位置,信号采集困难,设备昂贵。 2?研究难点及可能的解决方案 从现有刀具磨损监测技术来看,直接法操作性强,能够得到直观数据,避免了复杂的数据分析,但采集数据时容易受到环境干扰,采集数据不可靠,测量精度不高。而间接法虽然可以采集相对准确的数据,但它并不能直观反映刀具的磨损状态,需建立复杂的数学模型对磨损特征进行提取,过程复杂。 刀具磨损监测技术的研究现状及发展趋势 任泽宇 (浙江?杭州?311200) 摘要:刀具磨损的在线监测有助于提升刀具系统的稳定性和提高工件的加工质量,降低数控机床的故障率,减少故障时间,提高生产效率,对高精度的机械自动化加工有着重要意义。本文综述了现有的研究现状,并分析了现有技术的研究难点,提出了可能的解决方案,并展望了未来的发展趋势,为刀具磨损监测技术的发展提供了方向和拓展性思路。 关键词:刀具磨损;数控机床;在线监测 中图分类号:TG54;TP311.13 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2019)01(下)-0076-02

刀具磨损早期故障智能诊断研究

刀具磨损早期故障智能诊断研究 曹伟青 傅 攀 李晓晖 西南交通大学,成都,610031 摘要:针对刀具的早期故障监测中因存在强烈的背景噪声而难以提取故障特征的问题,提出了基于 二次采样随机共振消噪和B样条神经网络智能识别的故障诊断方法。首先利用在随机共振过程中,噪声增强振动信号的信噪比特性,将刀具振动信号进行随机共振输出,提取有效特征,再输入到B样条神经网络进行智能识别,进而获得刀具的磨损值。同时,为了得到与输入信号最佳匹配的随机共振参数,提出了基于遗传算法的多参数同步优化的自适应随机共振算法,克服了传统随机共振系统只实现单参数优化的缺点。实验结果表明,该方法能实现弱信号检测,能有效地应用于刀具磨损故障诊断中。 关键词:随机共振;遗传算法;信噪比;B样条神经网络中图分类号:TP164 DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2014.18.011EarlyFaultIntelligentDiagnosisofToolWear CaoWeiqing FuPan LiXiaohuiSouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,610031 Abstract:Inviewofthedifficultiesoffaultfeatureextractionfromstrongbackgroundnoiseintoolwearearlyfaultdiagnosis,amethodwasproposedbasedontwicesamplingSRandB桘splineneuralnet‐work.First,SRwasemployedtoremovenoiseintoolwearvibrationsignalsbecauseofitsbenefitsforenhancingthesignal桘to桘noiseratio,then,toolwearswiththegoodfaultfeatureswereidentifiedbyB桘splineneuralnetwork.Inordertoimprovethedeficiencyofasingleparameterbeoptimizedinthetra‐ditionalSRandachievethebestSRparameters,anadaptiveSRwasproposedbasedongeneticalgo‐rithm,whichrealizedmulti桘parametersynchronousoptimization.Theexperimentalresultsshowthatthismethodcanrealizetheweaksignaldetectionandapplytotoolfaultdiagnosiseffectively. Keywords:stochasticresonance(SR);geneticalgorithm;signal桘to桘noiseratio;B桘splineneuralnet‐work 收稿日期:2013—05—02 基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(SWJ‐TU12CX039) 0 引言 刀具的磨损监测是实现自动化和无人化加工的关键技术之一。在实际的刀具磨损故障诊断过程中,所采集的振动信号除了有用的特征信息外,还存在大量的干扰噪声,尤其在早期的故障诊断中,特性信息比较微弱,提取这种微弱信号的特征是刀具磨损早期故障诊断的关键。现有的方法多数是从消噪的角度来检测故障特征的,如小波消噪[1]、经验模式分解降噪[2]、局部均值分解降噪[3]、形态滤波[4]等方法。然而这些方法在抑制噪声的同时,也使得被测信号被不同程度地削弱。 随机共振[5] 与传统的方法不同,它利用噪声和信号之间的能量转换来增强弱信号,在微弱信号检测中具有突出的优势,受到广泛关注[6桘11]。 文献[7]通过二次采样频率变换,实现了大参数信 号的随机共振;文献[8桘9]利用级联随机共振去除高频噪声,达到降噪目的;文献[10]利用信号调制原理实现高频微弱信号的检测。这些研究为随机共振理论在微弱信号检测方面的应用提供了方法。本文根据遗传算法优良的全局寻优能力,以双稳态系统输出的信噪比为适应度函数,对随机共振系统中的多个参数进行同步优化,实现了刀具磨损过程中的微弱信号检测。最后利用B样条神经网络对提取的信号特征进行融合,网络的输出为刀具的磨损值,实现了刀具磨损的智能识别。 本文中,刀具磨损弱特征提取及智能诊断分以下几步进行:①建立实验系统,采集刀具各磨损阶段的数据;②根据估计的噪声强度D设置二次采样频率fsr,进行二次采样,使信号满足小参数随机共振分析的需要;③用遗传算法优化随机共振系统参数;④系统输出增强信号;⑤计算输出信 ? 3742?刀具磨损早期故障智能诊断研究———曹伟青 傅 攀 李晓晖

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