『壹』 常用的刀具磨損,破損檢測方法有哪些的論文
(一)論文名稱
論文名稱就是課題的名字
第一,名稱要准確、規范。准確就是論文的名稱要把論文研究的問題是什麼,研究的對象是什麼交待清楚,論文的名稱一定要和研究的內容相一致,不能太大,也不能太小,要准確地把你研究的對象、問題概括出來。
第二,名稱要簡潔,不能太長。不管是論文或者課題,名稱都不能太長,能不要的字就盡量不要,一般不要超過20個字。
(二)論文研究的目的、意義研究的目的、意義也就是為什麼要研究、研究它有什麼價值。這一般可以先從現實需要方面去論述,指出現實當中存在這個問題,需要去研究,去解決,本論文的研究有什麼實際作用,然後,再寫論文的理論和學術價值。這些都要寫得具體一點,有針對性一點,不能漫無邊際地空喊口號。主要內容包括:⑴研究的有關背景(課題的提出):即根據什麼、受什麼啟發而搞這項研究。⑵通過分析本地(校)的教育教學實際,指出為什麼要研究該課題,研究的價值,要解決的問題。
(三)本論文國內外研究的歷史和現狀(文獻綜述)
規范些應該有,如果是小課題可以省略。一般包括:掌握其研究的廣度、深度、已取得的成果;尋找有待進一步研究的問題,從而確定本課題研究的平台(起點)、研究的特色或突破點。
(四)論文研究的指導思想
指導思想就是在宏觀上應堅持什麼方向,符合什麼要求等,這個方向或要求可以是哲學、政治理論,也可以是政府的教育發展規劃,也可以是有關研究問題的指導性意見等。
(五)論文寫作的目標
論文寫作的目標也就是課題最後要達到的具體目的,要解決哪些具體問題,也就是本論文研究要達到的預定目標:即本論文寫作的目標定位,確定目標時要緊扣課題,用詞要准確、精練、明了。常見存在問題是:不寫研究目標;目標扣題不緊;目標用詞不準確;目標定得過高, 對預定的目標沒有進行研究或無法進行研究。
(六)論文的基本內容
研究內容要更具體、明確。並且一個目標可能要通過幾方面的研究內容來實現,他們不一定是一一對應的關系。大家在確定研究內容的時候,往往考慮的不是很具體,寫出來的研究內容特別籠統、模糊,把寫作的目的、意義當作研究內容。
基本內容一般包括:⑴對論文名稱的界說。應盡可能明確三點:研究的對象、研究的問題、研究的方法。⑵本論文寫作有關的理論、名詞、術語、概念的界說。
(七)論文寫作的方法
具體的寫作方法可從下面選定: 觀察法、調查法、實驗法、經驗總結法、 個案法、比較研究法、文獻資料法等。
(八)論文寫作的步驟
論文寫作的步驟,也就是論文寫作在時間和順序上的安排。論文寫作的步驟要充分考慮研究內容的相互關系和難易程度,一般情況下,都是從基礎問題開始,分階段進行,每個階段從什麼時間開始,至什麼時間結束都要有規定。課題研究的主要步驟和時間安排包括:整個研究擬分為哪幾個階段;各階段的起止時間。
『貳』 急求:「銑削加工刀具的特點及刀具材料分析」的論文
了適應製造技術所面臨的產品日益多樣化、更高的生產效率和環保的要求,相繼出現了高速切削、乾式切削等新的加工技術。高速切削技術使加工過程中的切削時間顯著減少,這是採用了新的刀具材料和塗層所取得的效果。
提高生產率另一種辦法就是盡可能減少輔助時間。首先,把復雜零件分解為很多工序並採用很多刀具的加工工藝方法佔了很多換刀時間和工序前後的傳送時間。減少這些時間對提高生產率就有現實意義。其中一個已被證實了很有效的做法就是用多功能的組合刀具取代功能單一的標准刀具,而正確選{TodayHot}擇和合理使用組合刀具才會取得應有的效果。
目前越來越復雜的組合刀具結構被用戶所認可。為推動組合刀具的發展和擴大使用范圍,刀具製造商在開發這些刀具的同時,必須考慮到用戶可能遇到的種種問題,尋求解決辦法,採取種種措施,包括開發有一定柔性的可控的刀具、開發新的塗層技術、刀具材料和幾何形狀,為降低刀具成本,甚至可把刀具的生產基地轉移到製造成本低的地區去生產。
但是有柔性的組合刀具只有在不需改造機床或與控制系統能順利連接時才得以推廣;新的組合刀具將把與加工效率有關的每個因素,如基體材料、塗層材料、幾何形狀等因素,都應針對具體的加工對象予以最佳化,形成綜合優勢。與此同時,由於輔助時間的節省而提高了這些優勢的利用程度,取得提高生產率的效果。這種把提高切削效率和減少輔助時間綜合應用的趨勢,將推動組合刀具更廣泛的應用
(1)刀具材料
高速銑削要求高速刀具材料與被加工材料必須有較小的化學親和力,具有良好的熱穩定性、抗沖擊性、耐磨性、抗熱疲勞性,並具有優良的力學性能等。
目前,用於高速硬銑削的刀具材料主要有聚晶立方氮化硼(PCBN)、陶瓷、新型硬質合金和塗層硬質合金等,應根據模具材料、刀具幾何形狀、切削條件三大因素來選擇刀具材料。
由於聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具具有很高的硬度和耐磨性,因而適合於高速切削淬硬鋼。在加工硬度低於50HRC的工件時,PCBN刀具形成的切屑為長條形,在刀具表面產生月窪磨損,從而縮短刀具壽命。因此,PCBN刀具適合加工硬度高於55~65HRC的材料。
陶瓷刀具的成本低於PCBN刀具,具有良好的熱化學穩定性,但其韌性和硬度不如PCBN刀具好。因此,陶瓷刀具比較適合加工相對比較軟的材料(HRC≤50)。新型硬質合金和塗層硬質合金刀具成本較低,但切削硬度不如PCBN刀具和陶瓷刀具,一般在40~50HRC之間。
從目前研究情況看,在所有模具高速切削刀具材料中,聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的性能較好,是進行淬硬鋼模具加工的主要刀具材料。
(2)刀具幾何參數選擇
當刀具材料選定後,刀具幾何參數的選擇對刀具的壽命和切削速度有較大的影響,一般應選擇強度盡可能大的刀片形狀,刀尖圓弧半徑也盡可能大。
與普通銑削相比,高速銑削時前角應小10°,後角應大5°~8°。高速銑削時,根據加工材料不同刀具的合理參數也不同,在加工淬硬鋼時,起重要作用的刀具幾何角度是前角γ0和後角α0。高速銑削時合理的前角γ0和後角α0經驗值見表1。
表1不同材料的高速切削加工刀具合理的γ0、α0值
工件材料-γ0-α0
鋁合金-12°~15°-13°~15°
鋼-0°~5°-12°~16°
鑄鐵-0°-12°
另外,硬切削的切削力大,除要求刀片強度外,對刀桿強度和剛度要求也高。
通過對刀具材料及幾何參數、刀具損壞與檢測、刀具與機床的連接技術、刀具安全性四個方面分析了高速銑削淬硬模具時對刀具的要求,只有解決好高速銑削刀具這些問題,才有利於模具高速銑削加工技術的推廣應用。
『叄』 機床刀具磨損,一般都採用什麼方法檢測
刀具磨損最常用的方法有以下幾個:
1、對數控機床來說,加工前後都使用對刀儀對刀,然後比較對刀數值的差異,該差值就是刀具的磨損量。當然,該方法無法剔除機床熱變形的影響,不是很准。如果要很准,就必須都是在機床充分熱機的情況下,當機床達到熱平衡時測量。
2、對可換刀的機床來說,可以將刀柄與刀具一起卸下了,拿到刀具預調儀上測量,這樣可以剔除機床方面的影響。
3、還有一個方法,就是直接測量被加工工件的尺寸。當然,這個方法也包含了機床熱變形等誤差。
『肆』 誰有關於自動換刀裝置的畢業論文呀
XKA5032A/C數控立式升降台銑床自動換刀裝置 論文編號:JX391 論文字數:19362.頁數:37 摘要 本論文介紹的是XKA5032A/C數控立式升降台銑床自動換刀裝置(刀庫式)的設計.刀庫式的自動換刀裝置是由刀庫和刀具交換裝置(換刀機械手)組成。它是多工序數控機床上應用最廣泛的換刀裝置,其整過換刀過程比較復雜。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標準的刀柄上,在機床外進行尺寸預調後,按一定的方式裝入刀庫。換刀時,先在刀庫中進行選刀,由機械手從刀庫和主軸上取出刀具,然後交換位置,把新刀插入主軸,舊刀放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量,其容量為六把刀具,採用盤形結構,安裝在機床的左側立柱上。因為XKA5032A/C數控立式升降台銑床外形及其他性能參數等均與THK6363型自動換刀數控鏜銑床相似,所以本機床的自動換刀裝置的設計將仿效THK6363型自動換刀數控鏜銑床換刀裝置,設計成採用軸向放置的鼓盤式刀庫形式和回轉式雙臂機械手組成。 刀具按預定工序的先後順序插入刀庫的刀座中,使用時按順序轉到取刀位置。用過的刀具放回原來的刀座內,也可以按加工順序放入下一個刀座內。該法不需要刀具識別裝置,驅動控制也比較簡單,工作可靠。但刀庫中每一把刀具在不同工序中不能重復使用,為了滿足加工需要只有增加刀具的數量和刀庫的容量,這就降低了刀具和刀庫的利用率。此外,裝刀時必須十分謹慎,如果刀具不按順序裝在刀庫中,將會產生嚴重的後果。順序選刀是在加工之前,將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套中,順序不能有差錯。加工時按順序調刀。適合加工批量較大、工件品種數量較少的中、小型自動換刀裝置。可知數控銑床用4把刀就可完成大多數的銑削加工。所以這個容量為6把刀的刀庫,幾乎不存在加工過程中需要重復利用刀具的情況,所以刀具的選擇方式確定為順序選擇刀具。 兩手互相垂直的回轉式單臂雙手機械手的優點是換刀動作可靠,換好時間短,缺點是刀柄精度要求高,結構復雜,聯機調整的相關精度要求高,機械手離加工區較近。一般來說,這種機械手用於刀庫刀座軸線與機床主軸軸線垂直,刀庫為徑向存取刀具形式的自動換刀裝置,因此,在XKA5032A/C數控立式升降銑床的自動換刀裝置中可採用這種機械手形式。 關鍵詞:數控銑床;自動換刀裝置;刀庫;換刀機械手 Abstract This thesis introction is the design that the XKA5032 A/C number controls the sign type working panel lifter miller to change the knife device(the knife database type) automatically.The knife database type automatically change the knife device is have by the knife database and the knife to exchange device(change the knife the machine hand) to constitute.It is many work ordinal numbers to control the top of the tool machine to apply to change the knife device most extensively, it is whole to lead to change the knife process more complicated.First process process in need to be use of all knifes have to install on the haft of the standard, pressing certain way to pack into the knife database after the tool machine carry on size to prepare to adjust outside.Be in the knife database carry on choosing knife first while change the knife, is taken out knife to have from the knife database and the principal axis by the machine hand, then exchange position, insert the new knife into the principal axis, the old knife puts back a knife database.The knife database that deposits knife to have has bigger capacity, its capacity has for six knifes, adopting the dish form structure, the left side that installs in the tool machine signs pillar up.The XKA5032 A/C number controls the sign type working panel lifter miller shape and other function parameter etc.s to all change the knife with THK6363 typeses automatically number to control the boring miller likeness, so this tool machine changes the knife the design of the device to change the knife in the wake of THK6363 typeses automatically automatically the number control the boring miller to change the knife device, the design becomeses the adoption stalk toward the drum dish type knife database form and the turn-over type double the arm machine hand for place to constitute. The knife has to press to schele to the work preface insert the knife of the knife database order of sequence, usage turn to take knife position in order.The knife for using puts back the original knife inside, can also press to process sequence to put into the next knife.That method doesn't need the knife to identify device, driving a control also more simple, work credibility.But the knife database in each knife have in the different work preface and can't repeat an usage, for satisfying to process to need to only increase the capacity of the quantity and the knife database that the knife have, this utilization that lowers knife to have with the knife database.Have to be very careful while packing knife in addition, if the knife doesn't in order have to pack in the knife database, will proce serious result.Sequence's choosing knife is before process, will process the knife that spare parts need to have to request to be one by one in order in the knife set of insert the knife database according to the craft, the sequence can't have mistake.Process adjust knife in order.Suit to process a batch quantity to compare greatly,the work piece the species quantity less of medium,small scaled the auto change the knife device.Can know the number controls miller to use 4 make the knife complete most milling and can pare to process.So this capacity is 6 knife databases of knifes, almost the nonentity process to need to make use of the circumstance that the knife have again in the process, so the knife have of the choice method assurance for in proper order choice the knife have. Two hands are mutual perpendicular of the advantage of the turn-over type single arm hands machine hand change the knife action credibility, changing good time short, the weakness is the haft accuracy to have high request, structure complications, the linking machine adjust of the related accuracy have high request, the machine hand leaves to process area nearer.Generally speaking, this kind of machine hand useds for the knife database knife the stalk line and the tool machine principal axis stalk line perpendicular, the knife database has a form to change the knife device automatically toward the access knife for the path, therefore can adopt this kind of machine hand form in the XKA5032 A/C number control the sign type rise and fall miller the auto change the knife the device. Keywords: numerical control milling machines ;Automatic tool changer ;Tool storage ;tool changing-manipulator 目錄 摘要I Abstract II 1 緒論 1 1.1 數控機床知識 1 1.2 數控銑床的分類 1 1.2.1 數控立式銑床 1 1.2.2 卧式數控銑床 2 1.2.3 立、卧式兩用數控銑床 2 1.3 數控銑床的結構特徵 2 1.3.1 數控銑床的主軸特徵 2 1.3.2 控制機床運動的坐標特徵 3 1.4 數控銑床的主要功能及加工對象 3 1.4.1 數控銑床的功能 3 1.4.2 自動換刀裝置(ATC)及其形式 3 1.4.3 自動換刀裝置應當滿足的基本要求 5 2 總體方案的確定 5 2.1 XKA5032A/C數控立式升降台銑床及其主要參數 5 2.1.1 其主要結構特點 6 2.1.2 其主要規格及技術參數 6 2.2 初定其自動換刀裝置的設計參數 7 2.3 確定其自動換刀裝置的形式 7 3 刀庫的設計 8 3.1 確定刀庫容量 8 3.2 確定刀庫形式 9 3.3 刀庫結構設計 9 3.4 初估刀庫驅動轉矩及選定電機 11 3.4.1 初選電動機與降速傳動裝置 11 3.4.2 初估刀庫驅動轉矩 11 3.5 刀庫轉位機構的普通圓柱蝸桿傳動的設計 11 3.6 刀庫驅動轉矩的校核 15 3.7 花鍵聯接的強度計算 15 3.8 夾緊機構插銷剪切強度的校核 16 3.9 確定刀具的選擇方式 16 3.10 刀庫的定位與刀具的松夾 17 4 刀具交換裝置的設計 18 4.1 確定換刀機械手形式 18 4.2 換刀機械手的工作原理 19 4.3 機械手的自動換刀過程的動作順序 20 4.4 機械手回轉軸4上的齒輪齒條設計 21 4.5 自動換刀裝置的相關技術要求 21 4.5.1 主軸准停裝置 21 4.5.2 換刀機械手的安裝與調試 22 4.6 自動換刀程序的編制 22 5 自動換刀裝置的控制原理 23 5.1 自動換刀裝置的液壓系統原理圖 23 5.2 自動換刀裝置換刀動作的順序控制過程 24 6 典型零件的設計 24 6.1 聯軸器 24 6.1.1 聯軸器的選用 25 6.1.2 聯軸器的校核 25 6.2 選擇離合器的類型 25 6.3 蝸桿蝸輪傳動設計的一些相關技術要求 25 6.4 托架的設計 25 鳴謝26 參考文獻 28 以上回答來自: http://www.lwtxw.com/html/44-5/5084.htm
『伍』 數控加工中心刀具庫及其控制系統設計(論文)
你這篇中國知網也好,
萬方數據也好都有例子!
甚至網路文庫都有!
==================論文寫作方法===========================
論文網上沒有免費的,與其花人民幣,還不如自己寫,萬一碰到騙人的,就不上算了。
寫作論文的簡單方法,首先大概確定自己的選題,然後在網上查找幾份類似的文章,通讀一遍,對這方面的內容有個大概的了解!
參照論文的格式,列出提綱,補充內容,實在不會,把這幾份論文綜合一下,從每篇論文上復制一部分,組成一篇新的文章!
然後把按自己的語言把每一部分換下句式或詞,經過換詞不換意的辦法處理後,網上就查不到了,祝你順利完成論文!
『陸』 刀具書籍
夾具、刀具精品書籍資料匯總貼
1. 新型金屬切削刀具設計製造與新材料選用及檢測標准匯編實用手冊
2.超完整夾具零件標准圖冊-東風汽車公司標准
3.超完整夾具部件標准圖冊--繼夾具零件圖冊後又一經典
4.《機械製造工藝及專用夾具設計指導》PDG,PDF+書簽
5.金屬切削刀具匯集
6.刀具刃磨技巧(PDG)
7. 夾具-非標准夾緊裝置PDF(搞工裝的朋友不可錯過的好資料)
8.機械加工常用刀具數據速查手冊(值得收藏)
7.《最新刀具、刃具與量具量儀創新設計製造及國內外質量檢測標准實用手冊》
8. 夾具設計連載(1-6)
9.夾具圖集系列
10.先進的設備和工夾具(PDG格式,1984年,(俄))
11.專用夾具的設計方法
12.一本很好的夾具式檢具設計的指導文件
13.外圓表面加工常用工藝裝備
14.《機床夾具設計手冊》
15.國外實用機床夾具.pdf,1985年編譯的
16.機床夾具結構圖冊(PDF格式)
17.《焊接工裝夾具及變位機械圖冊》PDF掃描
18.夾具CAD圖庫(很規范且實用)
19.《群鑽-倪志福鑽頭》上海科技技術出版社
20.刀具材料及其合理選擇(第二版)
21.機床夾具設計實例
22.一種較好的夾具內漲定位方法
23.汽車裝焊技術及夾具設計(北京理工大學出版社)
24.裝焊夾具設計手冊
25.《自動化夾具圖集》PDF--實用
26.焊接工裝設計基礎(航空工業出版社)
27.刀具大串燒,讓你一次看過夠
28.檢驗夾具設計(機械工業出版社)
29.《齒輪刀具設計》上下冊 袁哲俊等著
30.《刀具刃磨技術》(1985.PDF)
31.刀具的刃磨與研磨(書籍)
32.刀具設計原理與計算 PDF
33. 機械製造工藝與刀具 (書籍)
34.機加基礎資料之--孔加工刀具,已上傳完畢
35.刀具工程師手冊
36.復雜刀具的使用、重磨與檢驗(書籍)
37.《汽車零件加工用特殊刀具》-強烈推薦三菱綜合材料株式會社
35.非標准刀具設計手冊——機械工業出版社(pdf)+書簽
『柒』 在自動化製造系統中為什麼要設置刀具檢測和監控裝置
這顯然是必須的,刀具是保證設備加工精度的前提,如果刀具質控超標其加工出的工件必然會出現問題,甚至會出現廢品,所以,在自動化製造系統中設置刀具檢測和監控是非常必要的。
『捌』 求一篇有關於「硬質合金刀具」的論文
硬質合金刀具 金屬切削加工是用刀具從金屬材料(毛坯)上切除多餘的部分,目前除了很少一部分零件是採用精密鑄造和精密鍛造方法獲取外,絕大部分零件還是通過刀具切削加工完成。因此,如何提高刀具的性能對保證零件質量、提高勞動生產率、降低成本有著重要的意義。目前所使用的金屬切削刀具中常見的有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質合金等,其中硬質合金的主要成分是碳化鎢(WC)和鈷(CO),碳化鎢的熔點很高,所以硬質合金不僅硬度高,而且能耐高溫,切削速度可以比高速鋼高4-10倍多,是目前金屬切刀削刀具中所使用的主要材料。 硬質合金刀具優點是硬度高,耐熱性好、較耐磨,但硬質合金材料性脆、怕沖擊、強度和韌性低,對沖擊和振動敏感,在加工沖擊和振動大的零件時無法使用,只能用切削速度不高的高速鋼等。如果能提高硬質合金的強度和韌性及沖擊性,在機械加工中對提高生產率,降低成本作用非常大。 而現在加工硬質合金的普遍方法是把碳化鎢(WC)和鈷(Co)粉末壓製成型之後用高溫燒結,這樣作出的金屬晶粒在幾微米之間(1微米=1000納米)。 根據以上理論我們把試驗定為二個階段,制粉和燒結,制粉從2000年六月起,經過二百多次試驗,一千多小時的試驗記錄,用高能球磨機解決了制粉過程中遇到的氧化、團聚、污染、冷焊等難題,使其合金化後碳化鎢和鈷的合金顆粒在30-50納米之間。 機械合金化就是把兩種或兩種以上物質放進球磨罐中,進行高能球磨,粉末顆粒經壓延、壓合又碾碎,再壓合的反復過程,最後獲得組織和成分分布均勻,原子間結合非常好的合金粉末,這是最近幾年比較流行的製作合金方法,它可以把傳統方法無法作出的材料合金化(如銅和鐵等),用這種方法作出的鎢鈷合金的結構質量要遠遠高於用普通方法作出的質量。第二個問題是燒結,開始我們把鎢鈷納米粉末採用普通方法燒結,在燒結過程中晶粒長大很難控制,經分析後認為在長達幾小時的高溫燒結過程里,原子作不規則運動,有些原子聚集到一起並按一定規則排列,形成自發晶核,所以晶粒變大,因此要想控制晶粒長大,就要在盡可能短的時間達到燒結溫度,減少燒結時間。能滿足要求的方案我們認為目前只有用大電流燒結,前期我們用電焊機改裝了一個燒結裝置,實驗的結果比較滿意,把晶粒控制在100-300納米之間,但還不夠理想,電流要是再大一些,對防止晶粒長大可能還要好一些,因此我們共同設計了一套真空、等靜壓脈沖燒結設備,真空是為了防止高溫氧化,加壓是在燒結過程中把燒結塊裡面的氣體排出,使其密度增大,內部質量更好,採用脈沖電源是為了更好的控制電流,最終使晶粒穩定在50-100納米之間,此設備在製造,四月可完成,,在國外日本和以色列搞過研究,以色列的硬質合金刀具晶粒在300納米以上,在國際市場上非常有名,佔領很大的市場份額,而我國是世界上最主要鎢和鈷的產地如能搞好此項目意義非常大。
『玖』 刀具磨損的檢測與監控方法
刀具狀態檢測方法可分為直接測量法和間接測量法。
1.直接測量法
直接測量法能夠識別刀刃外觀、表面質量或幾何形狀的變化,一般只能在不切削時進行,它有兩個明顯的缺點:一是要求停機檢測;二是不能檢測出加工過程中出現的刀具突然破損。國內外採用的刀具磨損量的直接測量法有:電阻測量法、刀具工件間距測量法、光學測量法、放電電流測量法、射線測量法、微結構鍍層法及計算機圖像處理法。
(1)電阻測量法
該方法利用待測切削刃與感測器接觸產生的電信號脈沖,來測量待測刀具的實際磨損狀態。該方法的優點在於感測器價格低廉,缺點是感測器的選材必須十分注意,既要有良好的可切削性,又要對刀具壽命無明顯的影響,而且工作不太可靠,因為切屑和刀具上的積屑可能引起感測器接觸部分短路,從而影響精度。
(2)刀具工件間距測量法
切削過程中隨著刀具的磨損,刀具與工件間的距離減小,此距離可用電子千分尺、超聲波測量儀、氣動測量儀、電感位移感測器等進行測量。但是這種方法的靈敏度易受工件表面溫度、表面品質、冷卻液及工件尺寸等因素的影響,使其應用收到一定限制。
(3)光學測量法
光學測量法的原理是磨損區比未磨損區有更強的光反射能力,刀具磨損越大,刀刃反光面積就越大,感測器檢測的光通量就越大。由於熱應力引起的變形及切削力引起的刀具位移都影響檢測結果,所以該方法所測得的結果並非真實的磨損量,而是包含了上述因素在內的一個相對值,此法在刀具直徑較大時效果較好。
(4)放電電流測量法
將切削力刀具與感測器之間加上高壓電,在測量迴路中流過的(弧光放電)電流大小就取決於刀刃的幾何形狀(即刀尖到放電電極間的距離)。該方法的優點是可以進行在線檢測,檢測崩齒、斷刀等刀具幾何尺寸的變化,但不能精確地測量刀刃的幾何尺寸。
(5)射線測量法
將有放射性的物質摻入刀具材料內,當刀具磨損時,放射性的物質微粒就會隨切屑一起通過一個預先設計好的射線測量器。射線測量器中所測得的量是同刀具磨損密切相關的,射線劑量的大小就反映了刀具磨損量的大小。該法的最大弱點是放射性物質對環境的污染大,對人體健康非常不利。此外,盡管此法可以測量刀具的磨損量,並不能准確地測定刀具切削刃的狀態。因此,該法僅適用於某些特殊場合,不宜廣泛採用。
(6)微結構鍍層法
將微結構導電鍍層同刀具的耐磨保護層結合在一起。微結構導電鍍層的電阻隨著刀具磨損狀態的變化而變化,磨損量越大,電阻就越小。當刀具出現崩齒、折斷及過度磨損現象時,電阻趨於零。該方法的優點是檢測電路簡單,檢測精度高,可以實現在線檢測。缺點是對微結構導電鍍層的要求很高:要具有良好的耐磨性、耐高溫性和抗沖擊性能。
(7)計算機圖像處理法
計算機圖像處理法是一種快捷、無接觸、無磨損的檢測方法,它可以精確地檢測每個刀刃上不同形式的磨損狀態。這種檢測系統通常由CCD攝像機、光源和計算機構成。但由於光學設備對環境的要求很高,而實際生產中刀具的工作環境非常惡劣(如冷卻介質、切屑等),故該方法目前僅適用於實驗室自動檢測。
2.間接測量法
間接測量法利用刀具磨損或將要破損時的狀態對不同的工作參數的影響效果,測量反映刀具磨損、破損的各種影響程度的參量,能在刀具切削時進行檢測,不影響切削加工過程,其不足之處在於檢測到的各種過程信號中含有大量的干擾因素。盡管如此,隨著信號分析處理技術、模式識別技術的發展,這一方法己成為一種主流方法,並取得了很好的效果。國內外採用的刀具磨損的間接測量法有:切削力測量法、機械功率測量法、聲發射、熱電壓測量法、振動信號及多信息融合檢測。
(1)聲發射信號測量法
聲發射技術用於監測刀具的磨、破損是近年來聲發射在無損檢測領域方面新開辟的一個應用領域。其原理是當固體材料在發生變形、斷裂和相變時會引起應變能的迅速釋放,聲發射就是隨之產生的彈性應力波。當刀具破損時可檢測到幅值較高的AE信號。聲發射刀具監控技術被公認是一種最具潛力的新型監控技術,進入80年代以來,國內外致力於開發和應用該技術,已獲得較大成果。早在1977年Iwatak和Moriwaki提出了用聲發射技術對刀具磨損進行在線檢測。在此基礎上,Moriwaki提出了聲發射刀具破損檢測方法。Kannatey-Asibu和Dornfeld從理論上研究了聲發射信號的頻譜特徵,並結合模式識別方法實現了對刀具破損的在線監測。我國聲發射監測技術研究盡管起步較晚,但發展迅速。黃惟公採用包絡分析法求取刀具磨損中聲發射信號的包絡線,用時序模型的參數作為特徵值,通過神經網路對刀具磨損方程進行辨識,實驗證明效果良好;李曉利對鏜削過程中的典型AE信號進行FFT分析,通過在頻域里AE信號幅值的變化反映刀具磨損狀態;袁哲俊對切削過程中的聲發射信號進行小波包分解,獲取信號各頻段的能量分布,以此作為信號特徵,並建立基於模糊推理的快速神經網路模型識別刀具磨損狀態。由日本Murakami Giken公司研製的chip-55A型刀具破損監控儀採用聲發射監控技術,實施對加工過程中刀具狀態的監控,該產品與其公司生產的數控銑床配套使用,效果良好。
(2)切削力信號測量法
切削力變化是切削過程中與刀具磨、破損狀態最為密切相關的一種物理現象。採用切削力作為檢測信號,具有拾取容易,反應迅速、靈敏等優點,是在線方法中研究較多、很有希望突破的一種方法,所以是加工中心和FMS中測量刀具破損的常用方法。
基於切削力的監測方法,採用的監測數據主要有切削分力,切削分力比,動態切削力的頻譜和相關函數等。當刀具破損時,切削力變化敏感。當刀具破損較小時,刀具切削刃不鋒利,使切削力增強:當產生崩刃或斷刀時,切削深度減少或沒有,使切削力劇減。在監測切削力時,在X,Y,Z三個方向上同時對Fx,Fy,Fz三個分力進行測量,依靠裝在每個電機上的伺服放大器測量出進給電機和主軸電機的電流變化,並把電流變化傳給力閥,在顯示器上讀出被測量的力,從而判斷刀具是否破損。1977年,日本東京電機大學的村幸辰從理論和實驗兩方面深入研究了不同加工條件和刀具磨損狀態下各切削力的變化規律,發現在一定條件下切削分力比是一個能靈敏反映刀具磨損變化的特徵量,據此他提出了切削力比監測法;1984年,Lan和Dornfeld的研究表明,切向力和進給力對刀具破損具有較高的敏感性;Shiraishi等通過對加工過程的測量、檢測和控制技術的對比研究指出刀具失效的力監測法是最有潛力的方法,有著廣闊的工業應用前景,扭矩監測和切削力法一樣具有相同的研究價值;成剛虎採用了頻段均方值法通過切削力監測刀具的磨損狀態;萬軍利用切削力模型和最小二乘法實現模型自動跟蹤加工過程特性變化,從而獲取刀具磨損量。在切削力監控技術方面具有代表性的成果是瑞典Sandvik Coromant公司推出的TM-BU-1001型刀具監控儀,該系統採用的力感測器可安裝於主軸軸承、進給絲杠,可設置三個門限,一旦超限自動報警。
(3)功率測量法
功率測量法也是工業生產中應用潛力很大的方法。該方法是通過測定主軸負荷功率或電流電壓相位差及電流波形變化等來確定切削過程中刀具是否破損。該方法具有信號檢測方便,可以避免切削環境中切屑、油、煙、振動等因素的干擾,易於安裝。潘建岳在對加工中心鑽削過程功率信號分析的基礎上,提出並採用功率數據的歸原處理方法,以此建立了鑽頭磨損在線監控系統;劉曉勝將回歸分析技術和模糊分類相結合,建立了鏜削切削參數與電流之間的數學模型,間接的反映刀具磨損量與鏜削切削參數的內在聯系,並利用功率信號識別刀具磨損量;郭興提出一種基於人工神經網路的銑刀破損功率監控方法,建立了一個銑刀破損功率監控系統,實驗表明該系統能夠靈敏的檢測出刀具破損並實施監控。袁哲俊系統的研究了切削過程中刀具異常對主電機功率影響的規律,提出了用主電機功率的瞬時值、導數值、靜態平均值和動態均方值等多個參數綜合監控鑽削過程刀具異常狀態;萬軍利用離散自回歸AR模型對功率信號進行處理,其模型參數通過適應演算法在每個信號采樣時刻進行遞歸修正,以適應切削狀況,同時為了區別刀具磨損和切削條件改變引起的功率信號變化,文章引入了歸一化偏差處理,當刀具切出工件時其歸一化偏差明顯比刀具磨損時歸一化偏差的變化要小,監控時設報警門限,當歸一化偏差超限時,即刻報警,具有良好的效果。成功應用電機功率監控技術具有代表性的廠家是美國Cincinnati milacron公司,該公司開發的刀具監控系統與本公司生產的馬刀系列立式加工中心配套使用。
(4)工件尺寸測量法
加工中刀尖磨損或破損必然會引起工件尺寸發生變化,通過測量工件己加工表面的尺寸變化量,可以間接判斷出刀具的磨損、破損情況。從測量方式看,有接觸工件測量的接觸式和測量刀具工件之間間隙的非接觸式兩類。測量工件尺寸方法的優點在於能直接定量給出刀具徑向磨損或破損值,並可與加工精度的在線、實時補償結合起來,保證加工質量,實現精加工中刀具磨損、破損監測的最終目標。其缺點在於,實時測量易受測試環境干擾,冷卻液、切屑等影響測量結果;加工中工件、刀具的熱膨脹和受力變形、主軸回轉精度、進給運動精度、振動等因素也會直接影響測量的精度。此外,在加工變截面工件時,要求感測器進行准確的跟蹤定位,由此也會帶來定位的誤差,並增加了實現的難度。
(5)切削溫度測量法
切削熱也是金屬切削過程中的一個重要物理現象,刀具的磨損和破損將導致切削溫度的驟增。測量切削溫度有三種方式:(l)刀具一工件組成的自然熱電偶,可以測出切削區的平均溫度,不同的刀具、工件材料需進行標定;(2)固定在刀體內某點,由兩種金屬絲組成的熱電偶,測出的是距離刀刃一定距離處某點的溫度,存在溫度變化時響應慢、事先准備費時的問題。(3)紅外攝像系統,可測出切削區溫度場分布,具有靈敏度高,響應時間短的特點,但儀器復雜、成本高,聚焦困難,難以測出切削覆蓋處的刀具溫度。
(6)刀具與工件接觸處電阻測量法
測量原理可分為兩種:一種是根據刀具磨損使刀具與工件接觸面積增大而引起接觸電阻減小的效應,這種方法受切削用量影響較大並有絕緣要求;二是在刀具後刀面上貼一層薄膜導體,它隨著刀具磨損而消耗,根據其電阻的變化可知刀具後刀面的磨損量。此方法精度高,但需每把刀具都粘貼薄膜電阻,且在高溫、高壓下薄膜電阻易脫落。該方法應用於實際工況,目前還不太現實。
(7)振動頻率測量法
刀具在切削過程中,工件與磨損的刀刃部側面摩擦,會產生不同頻率的振動。對這種振動的監測有兩種方法:一是把振幅分成高低兩部分,在切削過程中對此兩部分振幅進行對比;二是把振幅分成幾個獨立的幅帶,用微處理機對這些幅帶進行不斷地記錄及分析,即能監測出刀具後刀面的磨損程度。美國國家標准局自動化研究所在鑽削加工中利用振動信息方面取得了成功的經驗。研製成的系統是利用裝在工件上的加速度感測器對振動信息進行時效分析,識別鑽頭的磨損並判斷鑽頭的折斷。
(8)工件表面粗糙度測量法
隨著刀具磨損程度的增加或破損的發生,工件己加工表面的粗糙度將呈增大趨勢,據此可間接評價出刀具的磨損或破損狀況。測量工件表面粗糙度的方法也可分為兩類。一類是劃針式接觸測量,可直接得出表面粗糙度的評價參數R。此類方法僅適於靜態測量。目前,絕大多數此類方法僅適用於計量室或實驗室環境。另一類是非接觸式光學反射測量,得出的是工件表面粗糙度的相對值,自動監測中通常採用光纖感測器和激光測試系統兩種類型。此類方法測試效率高,可以不留痕跡地測量軟質材料的工件表面,但事先需採用樣品標定,受切削液、切屑、工件材質、振動等的影響較大。當前還達不到實際應用水平。
(9)電流信號測量法
該方法簡稱MCSA,利用感應電動機的定子電流作為信號分析的切入點,研究其特徵與故障的對應關系。其基本原理是:隨著刀具磨損的增大,切削力矩增大,機床所消耗的功率增大或電流上升,故 可實現在線檢測刀具磨損。MCSA具有測試便利、信息集成度高、傳動路徑直接、信號提取方便、不受加工環境的影響、價格低、易於移植等特點,在機床這種傳動系統封閉、一般感測器比較困難安裝的場合,應該是一種值得探索的方法。
(10)熱電壓測量法
熱電壓測量法利用熱點效應原理,即兩種不同導體的接觸點在受熱時,將在兩導體的另一端之間產生一個電壓,這個電壓的大小取決於導體的電特性 及接觸點與自由端之間的溫度差。當刀具和加工工件是由不同材料構成時,在刀具與工件之間就可以產生一個與切削溫度相關的熱電壓。這個電壓就可以作為刀具磨損量的一個度量,因為隨著刀具磨損量的增大,熱電壓也隨之增大。該方法的有點是價格便宜,精度較高,使用簡便,特別適用於高速加工區,缺點是對感測器材料及精度要求高,只能進行間隔式檢測。