非接觸刀具磨損測量裝置設(shè)計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計文獻綜述</b></p><p>　　機械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　非接觸刀具磨損測量裝置設(shè)計</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　切削加工是機械制造中主要的加工方法。隨著機床和刀具不斷發(fā)展，切削加工的精度、效率和自動化程

2、度不斷提高，應(yīng)用范圍也日益擴大，從而促進了現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展。任何切削加工都必須具備3個基本條件:切削工具、切削工件和切削運動。切削工具應(yīng)有刃口，其材質(zhì)必須比工件堅硬，否則在切削加工的過程中，會出現(xiàn)刀具斷裂或者嚴重磨損的情況。</p><p>　　在刀具進行切削運動中，盡管切削熱是促使切削溫度上升的根源，但直接影響切削過程的是切削溫度，切削溫度一般是指刀具的前刀面與切削接觸區(qū)域的平均溫度。根據(jù)理論分析和大量的實

3、驗研究知，切削溫度主要受切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料等因素影響。切削溫度高是導致刀具磨損的主要原因，它將限制生產(chǎn)率的提高。[1]切削溫度還會使加工精度降低，使已加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力以及其它的缺陷。因此在刀具的切削過程中，一定要控制好切削溫度。切削加工過程中，刀具一定會和被加工件發(fā)生接觸，這樣也會使刀具發(fā)生磨損，所以在金屬切削過程中，因盡量避免工件和刀具發(fā)生磨損，因為工件在和刀具發(fā)生摩擦的過程中，會使得刀具受到的磨損更加嚴重。從而影響

4、刀具的使用壽命和加工精度。因此，在切削加工過程中，控制刀具和工件之間的摩擦也是極為重要的。</p><p>　　在金屬切削過程中，始終存在著刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，從而產(chǎn)生一系列物理現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度以及有關(guān)刀具的磨損，從而使刀具受到磨損而發(fā)生形變，進而降低刀具的使用壽命。但是在刀具進行切削運動中，會不可避免的產(chǎn)生刀具磨損。</p><p>　　一、綜

5、述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　刀具磨損問題無論是在切削加工理論還是在生產(chǎn)實踐中都是國內(nèi)外十分重視的課題。尤其是隨著科學技術(shù)日新月異的發(fā)展，各種新的刀具材料和新的工件材料不斷的涌現(xiàn)，對于這些新村料在切削過程中的刀具磨損特性是必須加以研究的。[2]在研究刀具磨損時。首先應(yīng)該確定怎樣合理選擇刀具磨損的測量部位和測量基準。這個問題在一個國家內(nèi)必須統(tǒng)一起來。否則，各行其事，標準不一，就會

6、使許多磨損試驗結(jié)果無法此較。大量的試驗數(shù)據(jù)也會由于測量的前提混亂而難以儲入數(shù)據(jù)庫。目前ISO、CIRP和各國的規(guī)定都有不同之處，我國也沒有一個確定的標準作為依據(jù)。確定磨損的測量部位和測量基準的原則應(yīng)是科學、實用、方便 、準確，出發(fā)點是要考慮刀具磨損對切削過程中的各物理現(xiàn)象、加工表面質(zhì)量和刀具管理，重磨的影響作用。本文在此基礎(chǔ)上探討了有關(guān)刀上具磨T 損的測量部位和測量基準及其磨損形貌圖等問題。[3]</p><p>

7、;　　各種刀具在切削加工不同材料時，大多數(shù)情況下后刀面都產(chǎn)生磨損。這種磨損直接影響到切削過程中的諸物理現(xiàn)象，加工表面質(zhì)量以及刀具的重磨工作量，而且后刀面的測量比較方便。所以，一般都以后刀面的磨損量定為磨鈍標準。 </p><p>　　刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大并導致切削力加大、切削溫度升高甚至產(chǎn)生振動。不能繼續(xù)正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。</p><

8、;p>　　隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造系統(tǒng)、無人化工廠等自動化加工技術(shù)在機械制造業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展，常因刀具磨損或破損未被及時發(fā)現(xiàn)而引起切削故障，不僅報廢工件甚至損壞機床，造成很大損失。目前，多數(shù)企業(yè)采用定期磨刀和換刀的方注，雖可減少一部分事故的發(fā)生，但其壽命極限估計值往往過于保守，加上刀具壽命的隨機性使得大部分刀具 “未盡其能”被換下，造成不必要的損失。因此，為保證系統(tǒng)加工質(zhì)量，必須準確及時地了解切削刀具的磨損狀況。為有效評估

9、切削刀具的壽命，金屬切削刀具界長期沿用靜態(tài)，離線或加工后測量刀具磨損的方法已不能適應(yīng)當今發(fā)展形勢，動態(tài)在線監(jiān)測刀具磨損的方法是機械加工自動化中尤待解決的問題。[4]</p><p>　　刀具正常磨損的形式有以下幾種 ：</p><p>　　(1)前刀面磨損 (2)后刀面磨損 (3)邊界磨損(前、后刀面 同時磨損 )</p><p>　　這三種情況屬于刀具正常磨損

10、。這些情況，在切削過程中會因切削速度、進給量、切削深度的變化而相互轉(zhuǎn)變。切削過程中還有非正常磨損的現(xiàn)象發(fā)生，如刀具切削刃或刀面突然產(chǎn)生裂紋崩刃或碎裂等過早損壞現(xiàn)象。</p><p>　　在正常車削過程中，車刀磨損是有一個過程的。刀具從磨損到損壞的過程可分三個階段。第一階段為初期磨損階段，第二階段為正常磨損階段，第三階段為急劇磨損階段。由于刀具的幾何參數(shù)選擇不合理。使刀頭的鋒利程度、強度和散熱條件均受到影響。也會加

11、速刀具的磨損，縮短刀具使用壽命。</p><p>　　3、延長刀具使用壽命方法 </p><p>　　刀具的磨損與車刀幾何角度、切削力和切削熱、切削用量等因素有關(guān)，刀具的耐用度及使用壽命是可以通過人的主觀努力去延長的。</p><p>　　(1)改進車刀幾何角度。車刀角度及刀刃形狀 影響著切削力的變化。如前角增大時切屑變形小切削輕快切削力及切削熱下降。[5]在保證刀

12、具有足夠強度的前提下，應(yīng)盡量取移大前角，主偏角縮小時，刀刃參加切削的長度增加使切削熱相對分散。且刀尖角增大，可使切削溫度下降。</p><p>　　(2)合理選擇切削用量。削用量影響刀具的耐用度切削深度和進給量過大，切削力增加，刀具的磨損也快，切剖速度過高車刀與工件的磨損所以選擇合理的切削用量也能延長使用壽命。</p><p>　　(3)使用冷卻潤滑液。冷卻潤滑液能吸收并帶走切削區(qū)大部分熱

13、量，改善散熱條件，降低刀具和工件的切削溫度。小刀磨損減少，從而延長刀具的使用壽命并能防止工件因變形而產(chǎn)生尺寸誤差。[6]</p><p>　　(4)合理選擇刀具材料。工件材料及加工條件對刀真切削性能影響很大。加工不同的材料，要懂得選擇不同的車才能適應(yīng)切削加工的要求。</p><p>　　(5)加強日常保養(yǎng)。生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是刀具夾持裝置，工作臺面、刀具存放場所等，進行徹底的清掃。定期進行刀具

14、精度的維護保養(yǎng)。確認刀具與夾持裝置的螺釘緊固。安裝與拆卸的時候?qū)π孤杜K污及時進行清掃。</p><p>　　(6)把握與調(diào)整最佳切削條件。設(shè)定良好的切削條件并給予維持。通過振動分析等了解刀具切削狀態(tài)并適時進行調(diào)整使刀具有良好的工作環(huán)境。一旦刀具更換對尺寸必須進行調(diào)整保證緊具有良好的工作環(huán)境。[7]一旦刀具更換對尺寸必須進行調(diào)整保證緊具有良好的工作環(huán)境。一旦刀具更換對尺寸必須進行調(diào)整保證緊具有良好的工作環(huán)境。一旦刀

15、具更換對尺寸必須進行調(diào)整保證緊固條件和切削條件的適當。 </p><p>　　掌握車刀的耐用度是很重要的。只有提高刀具的耐用度，才能延長刀具的使用壽命。充分發(fā)揮其最大的作用。否則車刀過早重磨或用太鈍的道具切削，都不符合多、快、省原則。在教學中，把延長刀具使用壽命的方法向?qū)W生傳授，使學生在實際操作中對刀具的使用質(zhì)量有了進一步的提高，刀具的損壞消耗比以前減少了，從而節(jié)約了教學成本使學生整體操作技能也得到相應(yīng)的提高。&

16、lt;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]陳日曜.金屬切削原理2版[M].北京:機械工業(yè)出版社.1997.</p><p>　　[2]韓步愈.金屬切削原理與刀具[M].北京:機械工業(yè)出版社,1988.</p><p>　　[3]袁哲俊.金屬切削實驗技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社.1988.

17、 </p><p>　　[4]臼井英治著.高希正,劉德忠譯,切削磨削加工學[M].北京:機械工業(yè)出版社,1982．</p><p>　　[5]胡家秀.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[6]朱龍根.機械設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[7]任志聰.機械制圖[M].北京: