难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用

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1、难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用ResearchandAppficationofToolWearDetectionTechnology昌河飞机工业(集团)有限责任公司蒋理科祝益军冯炎清北京航空航天大学陈志同李勋【摘要】利用刀具磨损检测技术，拍摄刀具后刀面磨损图像，以磨损图像为基础，分析刀具磨损状况、确定刀具磨损量，然后采用离散刀具磨损过程与有限元仿真相结合的方法实现长时间切削刀具磨损的仿真。对刀具磨损检测仪的原理、构成及检测过程等做了简要介绍，并对其在难加工材料切削参数优化、新刀具选用试切方面进行了初步应用。关键词：刀具耐用度刀具磨损检测切削参数优化新刀具试切评估【ABSTRAC

2、TJThepicturesofrearfacewearofcuttingtoolaretakenbyweardetectiontechnology．Thewearstatusisanalyzedandwearamountisdecidedbasedonwearpictures．Thesimulationoflong-timecuttingtoolwearisrealizedbythemethodcombinedwithdiscretecut-tingtoolwearprocessandFEsimulation．Theprinciple，constructionanddetection

3、processofweardetectorareintroduced．Andtheinitialapplicationofweardetectorincuttingparameteroptimizationofdifficult-·to·-cutmaterialandnewcuttingtoolselectioniscarriedout．Keywords：DurabilitydegreeoftoolTool-weardetectionOptimizationofcuttingparameterEvalu-ationofnewtool近年来，随着飞机设计对结构和重量方面的要求不断提高，

4、零件结构越来越复杂，壁厚越来越薄，难加工材料应用范围越来越广，导致飞机零部件加工难度越来越大。采用切削过程工艺切削参数优化技术，对企业现有切削参数进行优化升级，可以大幅度提高难加工材料加工效率和效益。刀具耐用度约束是难加工材料切削参数优化时的主要约束条件，前期在研究铝合金切削参数优化时始终没有考虑。难an-r材料加工过程中，刀具容易磨损和破损，在对刀具磨钝规律进行研究时，必须对刀具磨损状况进行准确测量，找出刀具磨损规律，得到刀具耐用度曲线，再根据刀具耐用度曲线进行切削参数优化研究。设计一套方便携带、结构简单、操作方便、测量精确的刀具磨损检测设备很有必要，并可研制相应的操作规范和操作软

5、件，实现多种切削条件下的刀具磨损状态的高效测试。如何快速、准确地测量出刀具磨损量已成为研究刀具耐用度的首要环节。刀具磨损测量的传统方法是以工具显微镜为测量设备，需要反复拆装刀具和刀片，每次测量结束后都需要重新装夹刀具和对刀，致使整个测量过程费时费力。在已进行的相关难加工材料切削试验中，利用自制的便携式刀具磨损检测仪，拍摄刀具后刀面磨损图像，在软件中对刀具磨损图像进行处理，得到刀具磨损状况，确定刀具磨损量。刀具磨损检测仪的拍摄和调试非常灵活，配置了性能较好的相机(摄像头)，使得拍摄的照片能够更准确地反映后刀面磨损情况。1刀具磨损检测研究和建立常用切削条件下的刀具磨钝规律数学模型，参照刀

6、具磨损量与切削速度、进给速度、切削深度之间的指数型经验公式，采用多组单因素试验建立以待定指数为变量的方程组，求解方程组以获得刀具的磨钝规律模型的基本参数，解决难加工材料的刀具磨损量预计和控制问题。通过若干组试验以保证所辨识出的模型参数具有普遍适用性。几个主要切削参数对刀具磨损都有影响，其中，最主要的影响因素为切削速度p，根据实际加工情况，忽略对刀具耐用度影响较小的切削深度因素口。，固定切削深度，所用刀具耐用度模型为T=CTvoA’唧。，式中：G、x,y、z为待定系数；vc为切削速度(m／min)；Z为每齿进给量(mm／z)；ap为轴向切削深度(mm)；T为刀具耐用度(min)。根据国

7、际通用标准，以后刀面磨损带平均宽度VB=O．3mm为磨钝标准，测量在不同铣削参数下的磨损量，辨识刀具耐用度模型中的各项待定系数，得出加工过程中的刀具耐用度曲线。研究刀具磨损检测技术主要目的在于能随时准确、快捷地检测出后刀面的磨损的量化数值，通过量化数值找到与各切削参数、时间的对应关系。1．1便携式刀具磨损检测仪的原理及构成如图1所示，在切削过程中，利用显微镜数码相机(摄像头)对切削刀具进行拍照，再利用软件测量出刀具2010年第22期·航空制造技术59目3目