難加工材料刀具磨損檢測技術(shù)研究與應用

戴秋琦

摘 要：刀具磨損檢測技術(shù)是人們檢測刀具磨損情況的重要手段，通過磨損檢測技術(shù)對磨損部分進行成像，進而對刀具磨損狀況及磨損量進行系統(tǒng)的分析，最后通過模型仿真與離散型刀具磨損的有效結(jié)合，來實現(xiàn)具經(jīng)一段時期使用后的刀具磨損仿真。本文對刀具磨損檢測儀的構(gòu)造、原理進行簡要概括，并通過其具體的檢測過程對其技術(shù)應用展開相關(guān)探究。

關(guān)鍵詞：難加工材料；刀具磨損；檢測技術(shù)；研究應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.033

0 前言

近幾年，隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對飛機零部件（在結(jié)構(gòu)和重量兩方面）的設(shè)計要求不斷提高。由于其零件結(jié)構(gòu)復雜精密，機身壁厚也越來越輕薄，從而加大了廠家對其零部件的加工難度。在實際加工過程中，利用切削參數(shù)優(yōu)化技術(shù)可以提高企業(yè)對復雜零件加工的工作質(zhì)量和效率。然而刀具的持久度是進行刀具參數(shù)優(yōu)化時的主要參考條件，在對具有難加工特性的材料進行加工的過程中，刀具很容易產(chǎn)生磨損和破損的現(xiàn)象，這就需要技術(shù)人員對刀具磨損的規(guī)律進行掌握及分析，從而實現(xiàn)對刀具磨損狀況的精準測量，經(jīng)過周密的計算可以得到與其刀具相關(guān)的持久度曲線，再通過這個關(guān)系曲線對切削參數(shù)進行具體的優(yōu)化措施。經(jīng)過上述步驟，在多種切削條件下都可以實現(xiàn)對刀具磨損狀態(tài)的測試工作，并且這種刀具磨損測試在制造領(lǐng)域中是很有必要的，在保證加工精度的同時也大大增強了工作效率。那么如何快捷高效地檢測出刀具的磨損情況，是衡量刀具持久度的關(guān)鍵問題。本文基于此，對難加工材料刀具磨損檢測技術(shù)展開分析和研究。

1 刀具磨損檢測

在對刀具磨損情況檢測的過程中，首先需要研究人員建立有關(guān)刀具磨損的數(shù)學模型，并根據(jù)其耐磨程度、加工速率以及加工深度間的數(shù)量公式羅列出以待定指數(shù)為唯一變量的方程組，利用數(shù)學思維方法獲得刀具的持久度規(guī)律，進而對難加工材料的刀具選取進行分析和決策。

建立相關(guān)檢測試驗，通過多組試驗以排除建立模型參數(shù)的偶然性。磨損量與切削速度、切削深度等多個加工參數(shù)都對刀具的磨損狀況產(chǎn)生不同程度上的影響，加工速度（Vc）式其最主要的影響因素，而為了方便計算，在根據(jù)實際情況普遍會忽略其技工深度（ap）對刀具持久度的影響，從而建立出刀具持久度的數(shù)學模型T=CTVcfzyapz。式中常亮（CT、x、y、z）均為待定因數(shù)；fz為每齒的進齒量削速度（m/min）；T為刀具耐久度。進而得出在加工過程中的刀具耐用度關(guān)系曲線。通過以耐用度關(guān)系曲線為判別機理的刀具磨損檢測技術(shù)，可以對加工刀具實現(xiàn)及時、準確、快捷性檢測，出并給出后刀面磨損的具體數(shù)值。

2 刀具磨損檢測技術(shù)的應用

2.1 刀具磨損檢測技術(shù)在難加工材料切削參數(shù)優(yōu)化中的具體應用

優(yōu)化前后的切削參數(shù)變化如表1所示。與原加工參數(shù)相比，優(yōu)化后的加工參數(shù)在加工深度上提高了2.3倍，且刀具的使用壽命也延長到6.0h以上。

2.2 刀具磨損檢測技術(shù)在刀具選用評估中的具體應用

通過刀具磨損檢測系統(tǒng)，對用來加工鈦合金的兩種刀具進行切削加工的對比試驗，從而獲得兩種刀具的切削性能，如表2所示。從而幫助技術(shù)人員在選用加工鈦合金刀具方面進行決策。

（1）記錄刀具磨損信息。

兩種刀具磨損信息如表2所示。

（2）試驗結(jié)果分析。

兩種刀具在切削加工相同時間后，刀具磨損情況如下圖所示。

由刀具檢測儀呈現(xiàn)出的磨損情況來看，在相同的作業(yè)時間里，對于同一種難加工材料進行削切工作，MiniCut刀具的磨損程度較小，因此選用MiniCut刀具較為合理。

3 結(jié)束語

針對刀具在加工過程中受磨損的具體情況，本文通過試驗對刀具磨損檢測技術(shù)進行研究。研究結(jié)果表明，通過建立在加工過程中受磨損程度的物理量與其他加工參數(shù)的數(shù)學模型，可以將刀具的磨損程度進行精確的計算，再通過繪制持久度相關(guān)作用曲線來完成加工參數(shù)的優(yōu)化，最終實現(xiàn)對難加工材料加工刀具磨損情況進行有效控制。這樣的刀具檢測方法，在耗時方面，比在顯微鏡下進行觀察要快一倍以上。因此利用這樣的刀具檢測技術(shù)，不進可以顯著降低檢測刀具磨損情況的成本，還可以大大縮短對仿真模型參數(shù)的辨別時間，提高了檢測工作的效率和效益。

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