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        行業動態

        刀具的磨損與破損、刀具壽命及狀態監控

        文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2022/4/20     瀏覽次數:    
          一、刀具磨損的形態及其原因

          切削金屬時,刀具一方面切下切屑,另一方面刀具本身也要發生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者是連續的逐漸磨損;后者包括脆性破損(如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等)和塑性破損兩種。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,甚至產生振動,不能繼續正常切削。因此,刀具磨損直接影響加工效率、質量和成本。刀具磨損的形式有以下幾種:

        1.前刀面磨損,2.后刀面磨損,3.邊界磨損。

          從對溫度的依賴程度來看,刀具正常磨損的原因主要是機械磨損和熱、化學磨損。機械磨損是由工件材料中硬質點的刻劃作用引起的,熱、化學磨損則是由粘結(刀具與工件材料接觸到原子間距離時產生的結合現象)、擴散(刀具與工件兩摩擦面的化學元素互相向對方、腐蝕等)引起的。

          二、刀具磨損過程、磨鈍標準及刀具壽命

          隨著切削時間的延長,刀具磨損增加。根據切削實驗,可得圖示的刀具正常磨損過程的典型磨損曲線。該圖分別以切削時間和后刀面磨損量VB(或前刀面月牙洼磨損深度KT)為橫坐標與縱坐標。從圖可知,刀具磨損過程可分為三個階段:

          1.初期磨損階段、2.正常磨損階段、3.急劇磨損階段。

          刀具磨損到一定限度就不能繼續使用。這個磨損限度稱為磨鈍標準。

          一把新刀(或重新刃磨過的刀具)從開始使用直至達到磨鈍標準所經歷的實際切削時間,稱為刀具壽命。

          三、刀具的破損

          刀具破損和刀具磨損一樣,也是刀具失效的一種形式。刀具在一定的切削條件下使用時,如果它經受不住強大的應力(切削力或熱應力),就可能發生突然損壞,使刀具提前失去切削能力,這種情況就稱為刀具破損。破損是相對于磨損而言的。從某種意義上講,破損可認為是一種非正常的磨損。刀具的破損有早期和后期(加工到一定的時間后的破損)兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質合金和陶瓷刀具在切削時,在機械和熱沖擊作用下,經常發生脆性破損。脆性破損又分為:

          1.崩刀、2.碎斷、3.剝落、4.裂紋破損。

          四、刀具的狀態監控

          如前所述,刀具損壞的形式主要是磨損和破損。在現代化的生產系統(如FMS、CIMS等)中,當刀具發生非正常的磨損或破損時,如不能及時發現并采取措施,將導致工件報廢,甚至機床損壞,造成很大的損失。因此,對刀具狀態進行監控非常重要。

          刀具破損監測可分為直接監測和間接監測兩種。所謂直接監測,即直接觀察刀具狀態,確認刀具是否破損。其中典型的方法是ITV(Industrial Television, 工業電視)攝像法。間接監測法即利用與刀具破損相關的其它物理量或物理現象,間接判斷刀具是否已經破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有測力法、測溫法、測振法、測主電機電流法和測聲發射法等。

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