非接觸刀具磨損測(cè)量裝置設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

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

2、度不斷提高，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大，從而促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。任何切削加工都必須具備3個(gè)基本條件:切削工具、切削工件和切削運(yùn)動(dòng)。切削工具應(yīng)有刃口，其材質(zhì)必須比工件堅(jiān)硬，否則在切削加工的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)刀具斷裂或者嚴(yán)重磨損的情況。</p><p>　　在刀具進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng)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(guò)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(shí)

3、驗(yàn)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(dǎo)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(huì)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(guò)程中，一定要控制好切削溫度。切削加工過(guò)程中，刀具一定會(huì)和被加工件發(fā)生接觸，這樣也會(huì)使刀具發(fā)生磨損，所以在金屬切削過(guò)程中，因盡量避免工件和刀具發(fā)生磨損，因?yàn)楣ぜ诤偷毒甙l(fā)生摩擦的過(guò)程中，會(huì)使得刀具受到的磨損更加嚴(yán)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(guò)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(guò)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(jìn)而降低刀具的使用壽命。但是在刀具進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng)中，會(huì)不可避免的產(chǎn)生刀具磨損。</p><p>　　一、綜

5、述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　刀具磨損問(wèn)題無(wú)論是在切削加工理論還是在生產(chǎn)實(shí)踐中都是國(guó)內(nèi)外十分重視的課題。尤其是隨著科學(xué)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(duì)于這些新村料在切削過(guò)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(shí)。首先應(yīng)該確定怎樣合理選擇刀具磨損的測(cè)量部位和測(cè)量基準(zhǔn)。這個(gè)問(wèn)題在一個(gè)國(guó)家內(nèi)必須統(tǒng)一起來(lái)。否則，各行其事，標(biāo)準(zhǔn)不一，就會(huì)

6、使許多磨損試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法此較。大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也會(huì)由于測(cè)量的前提混亂而難以儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫(kù)。目前ISO、CIRP和各國(guó)的規(guī)定都有不同之處，我國(guó)也沒(méi)有一個(gè)確定的標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。確定磨損的測(cè)量部位和測(cè)量基準(zhǔn)的原則應(yīng)是科學(xué)、實(shí)用、方便 、準(zhǔn)確，出發(fā)點(diǎn)是要考慮刀具磨損對(duì)切削過(guò)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(cè)量部位和測(cè)量基準(zhǔn)及其磨損形貌圖等問(wèn)題。[3]</p><p>

7、;　　各種刀具在切削加工不同材料時(shí)，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(guò)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(cè)量比較方便。所以，一般都以后刀面的磨損量定為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 </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(dǎo)致切削力加大、切削溫度升高甚至產(chǎn)生振動(dòng)。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(jī)床、加工中心、柔性制造系統(tǒng)、無(wú)人化工廠等自動(dòng)化加工技術(shù)在機(jī)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(shí)發(fā)現(xiàn)而引起切削故障，不僅報(bào)廢工件甚至損壞機(jī)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(jì)值往往過(guò)于保守，加上刀具壽命的隨機(jī)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(zhǔn)確及時(shí)地了解切削刀具的磨損狀況。為有效評(píng)估

9、切削刀具的壽命，金屬切削刀具界長(zhǎng)期沿用靜態(tài)，離線或加工后測(cè)量刀具磨損的方法已不能適應(yīng)當(dāng)今發(fā)展形勢(shì)，動(dòng)態(tài)在線監(jiān)測(cè)刀具磨損的方法是機(jī)械加工自動(dòng)化中尤待解決的問(wèn)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(shí)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(guò)程中會(huì)因切削速度、進(jìn)給量、切削深度的變化而相互轉(zhuǎn)變。切削過(guò)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(guò)早損壞現(xiàn)象。</p><p>　　在正常車削過(guò)程中，車刀磨損是有一個(gè)過(guò)程的。刀具從磨損到損壞的過(guò)程可分三個(gè)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(qiáng)度和散熱條件均受到影響。也會(huì)加

11、速刀具的磨損，縮短刀具使用壽命。</p><p>　　3、延長(zhǎng)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(guò)人的主觀努力去延長(zhǎng)的。</p><p>　　(1)改進(jìn)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(shí)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(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量取移大前角，主偏角縮小時(shí)，刀刃參加切削的長(zhǎng)度增加使切削熱相對(duì)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(jìn)給量過(guò)大，切削力增加，刀具的磨損也快，切剖速度過(guò)高車刀與工件的磨損所以選擇合理的切削用量也能延長(zhǎng)使用壽命。</p><p>　　(3)使用冷卻潤(rùn)滑液。冷卻潤(rùn)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(zhǎng)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(duì)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(qiáng)日常保養(yǎng)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，尤其是刀具夾持裝置，工作臺(tái)面、刀具存放場(chǎng)所等，進(jìn)行徹底的清掃。定期進(jìn)行刀具

14、精度的維護(hù)保養(yǎng)。確認(rèn)刀具與夾持裝置的螺釘緊固。安裝與拆卸的時(shí)候?qū)π孤杜K污及時(shí)進(jìn)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(guò)振動(dòng)分析等了解刀具切削狀態(tài)并適時(shí)進(jìn)行調(diào)整使刀具有良好的工作環(huán)境。一旦刀具更換對(duì)尺寸必須進(jìn)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(duì)尺寸必須進(jìn)行調(diào)整保證緊具有良好的工作環(huán)境。一旦刀具更換對(duì)尺寸必須進(jìn)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(duì)尺寸必須進(jìn)行調(diào)整保證緊固條件和切削條件的適當(dāng)。 </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(zhǎng)刀具的使用壽命。充分發(fā)揮其最大的作用。否則車刀過(guò)早重磨或用太鈍的道具切削，都不符合多、快、省原則。在教學(xué)中，把延長(zhǎng)刀具使用壽命的方法向?qū)W生傳授，使學(xué)生在實(shí)際操作中對(duì)刀具的使用質(zhì)量有了進(jìn)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(xué)成本使學(xué)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(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳日曜.金屬切削原理2版[M].北京:機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社,1988.</p><p>　　[3]袁哲俊.金屬切削實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京:機(jī)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(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982．</p><p>　　[5]胡家秀.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[6]朱龍根.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[7]任志聰.機(jī)械制圖[M].北京: