难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用

戴秋琦

摘 要：刀具磨损检测技术是人们检测刀具磨损情况的重要手段，通过磨损检测技术对磨损部分进行成像，进而对刀具磨损状况及磨损量进行系统的分析，最后通过模型仿真与离散型刀具磨损的有效结合，来实现具经一段时期使用后的刀具磨损仿真。本文对刀具磨损检测仪的构造、原理进行简要概括，并通过其具体的检测过程对其技术应用展开相关探究。

关键词：难加工材料；刀具磨损；检测技术；研究应用

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

0 前言

近几年，随着市场经济的不断发展，人们对飞机零部件（在结构和重量两方面）的设计要求不断提高。由于其零件结构复杂精密，机身壁厚也越来越轻薄，从而加大了厂家对其零部件的加工难度。在实际加工过程中，利用切削参数优化技术可以提高企业对复杂零件加工的工作质量和效率。然而刀具的持久度是进行刀具参数优化时的主要参考条件，在对具有难加工特性的材料进行加工的过程中，刀具很容易产生磨损和破损的现象，这就需要技术人员对刀具磨损的规律进行掌握及分析，从而实现对刀具磨损状况的精准测量，经过周密的计算可以得到与其刀具相关的持久度曲线，再通过这个关系曲线对切削参数进行具体的优化措施。经过上述步骤，在多种切削条件下都可以实现对刀具磨损状态的测试工作，并且这种刀具磨损测试在制造领域中是很有必要的，在保证加工精度的同时也大大增强了工作效率。那么如何快捷高效地检测出刀具的磨损情况，是衡量刀具持久度的关键问题。本文基于此，对难加工材料刀具磨损检测技术展开分析和研究。

1 刀具磨损检测

在对刀具磨损情况检测的过程中，首先需要研究人员建立有关刀具磨损的数学模型，并根据其耐磨程度、加工速率以及加工深度间的数量公式罗列出以待定指数为唯一变量的方程组，利用数学思维方法获得刀具的持久度规律，进而对难加工材料的刀具选取进行分析和决策。

建立相关检测试验，通过多组试验以排除建立模型参数的偶然性。磨损量与切削速度、切削深度等多个加工参数都对刀具的磨损状况产生不同程度上的影响，加工速度（Vc）式其最主要的影响因素，而为了方便计算，在根据实际情况普遍会忽略其技工深度（ap）对刀具持久度的影响，从而建立出刀具持久度的数学模型T=CTVcfzyapz。式中常亮（CT、x、y、z）均为待定因数；fz为每齿的进齿量削速度（m/min）；T为刀具耐久度。进而得出在加工过程中的刀具耐用度关系曲线。通过以耐用度关系曲线为判别机理的刀具磨损检测技术，可以对加工刀具实现及时、准确、快捷性检测，出并给出后刀面磨损的具体数值。

2 刀具磨损检测技术的应用

2.1 刀具磨损检测技术在难加工材料切削参数优化中的具体应用

优化前后的切削参数变化如表1所示。与原加工参数相比，优化后的加工参数在加工深度上提高了2.3倍，且刀具的使用寿命也延长到6.0h以上。

2.2 刀具磨损检测技术在刀具选用评估中的具体应用

通过刀具磨损检测系统，对用来加工钛合金的两种刀具进行切削加工的对比试验，从而获得两种刀具的切削性能，如表2所示。从而帮助技术人员在选用加工钛合金刀具方面进行决策。

（1）记录刀具磨损信息。

两种刀具磨损信息如表2所示。

（2）试验结果分析。

两种刀具在切削加工相同时间后，刀具磨损情况如下圖所示。

由刀具检测仪呈现出的磨损情况来看，在相同的作业时间里，对于同一种难加工材料进行削切工作，MiniCut刀具的磨损程度较小，因此选用MiniCut刀具较为合理。

3 结束语

针对刀具在加工过程中受磨损的具体情况，本文通过试验对刀具磨损检测技术进行研究。研究结果表明，通过建立在加工过程中受磨损程度的物理量与其他加工参数的数学模型，可以将刀具的磨损程度进行精确的计算，再通过绘制持久度相关作用曲线来完成加工参数的优化，最终实现对难加工材料加工刀具磨损情况进行有效控制。这样的刀具检测方法，在耗时方面，比在显微镜下进行观察要快一倍以上。因此利用这样的刀具检测技术，不进可以显著降低检测刀具磨损情况的成本，还可以大大缩短对仿真模型参数的辨别时间，提高了检测工作的效率和效益。

参考文献：

[1]蒋理科，祝益军，冯炎清，陈志同，李勋.难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用[J].航空制造技术，2010（22）：59-63.

[2]郑敏利，范依航.高速切削典型难加工材料刀具摩擦与磨损机理研究现状[J].哈尔滨理工大学学报，2011，16（06）：22-30.

[3]张保国，陈志同，熊曦耀，黎旭东，蒋理科.涂层刀具铣削加工300M钢的刀具磨损试验研究[J]. 航空精密制造技术，2008（02）：41-44.