難加工材料刀具磨損檢測技術研究與應用

戴秋琦

摘 要：刀具磨損檢測技術是人們檢測刀具磨損情況的重要手段，通過磨損檢測技術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的分析，最后通過模型仿真與離散型刀具磨損的有效結合，來實現具經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造、原理進行簡要概括，并通過其具體的檢測過程對其技術應用展開相關探究。

關鍵詞：難加工材料；刀具磨損；檢測技術；研究應用

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

0 前言

近幾年，隨著市場經濟的不斷發展，人們對飛機零部件（在結構和重量兩方面）的設計要求不斷提高。由于其零件結構復雜精密，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，利用切削參數優化技術可以提高企業對復雜零件加工的工作質量和效率。然而刀具的持久度是進行刀具參數優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，刀具很容易產生磨損和破損的現象，這就需要技術人員對刀具磨損的規律進行掌握及分析，從而實現對刀具磨損狀況的精準測量，經過周密的計算可以得到與其刀具相關的持久度曲線，再通過這個關系曲線對切削參數進行具體的優化措施。經過上述步驟，在多種切削條件下都可以實現對刀具磨損狀態的測試工作，并且這種刀具磨損測試在制造領域中是很有必要的，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鍵問題。本文基于此，對難加工材料刀具磨損檢測技術展開分析和研究。

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刀具磨損的數學模型，并根據其耐磨程度、加工速率以及加工深度間的數量公式羅列出以待定指數為唯一變量的方程組，利用數學思維方法獲得刀具的持久度規律，進而對難加工材料的刀具選取進行分析和決策。

建立相關檢測試驗，通過多組試驗以排除建立模型參數的偶然性。磨損量與切削速度、切削深度等多個加工參數都對刀具的磨損狀況產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學模型T=CTVcfzyapz。式中常亮（CT、x、y、z）均為待定因數；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系曲線。通過以耐用度關系曲線為判別機理的刀具磨損檢測技術，可以對加工刀具實現及時、準確、快捷性檢測，出并給出后刀面磨損的具體數值。

2 刀具磨損檢測技術的應用

2.1 刀具磨損檢測技術在難加工材料切削參數優化中的具體應用

優化前后的切削參數變化如表1所示。與原加工參數相比，優化后的加工參數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 刀具磨損檢測技術在刀具選用評估中的具體應用

通過刀具磨損檢測系統，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。

由刀具檢測儀呈現出的磨損情況來看，在相同的作業時間里，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進行研究。研究結果表明，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的數學模型，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作用曲線來完成加工參數的優化，最終實現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，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的辨別時間，提高了檢測工作的效率和效益。

參考文獻：

[1]蔣理科，祝益軍，馮炎清，陳志同，李勛.難加工材料刀具磨損檢測技術研究與應用[J].航空制造技術，2010（22）：59-63.

[2]鄭敏利，范依航.高速切削典型難加工材料刀具摩擦與磨損機理研究現狀[J].哈爾濱理工大學學報，2011，16（06）：22-30.

[3]張保國，陳志同，熊曦耀，黎旭東，蔣理科.涂層刀具銑削加工300M鋼的刀具磨損試驗研究[J]. 航空精密制造技術，2008（02）：41-44.