刀具磨破損新型傳感器理論與方法研究

該項成果主要應用于FMS、CIMS等自動化加工過程中刀具破磨損的實時在線監(jiān)測領(lǐng)域。研究出的新型AE傳感器是利用刀具破磨損時產(chǎn)生的聲發(fā)射（彈性波）能在流體中傳播的原理（聲吶原理），在NC加工中心機床的潤滑、冷卻液流通的管路端部，安裝能將機械彈性波轉(zhuǎn)換成電信號的壓電敏感元件及相應的放大電路。當?shù)毒吣テ茡p時，AE信號以與冷卻液流動相反的方向傳遞到傳感器，然后在進入監(jiān)測儀進行分析處理。這種傳感器不僅安裝十分方便，而且由于AE信號在流體中屬單純縱波傳播，信號傳遞路線短，傳遞途中無復雜的接觸界面，因而靈敏度高，抗干擾能力強。 2100433B

監(jiān)測原理監(jiān)測參量的選取監(jiān)測原理監(jiān)測原理框圖監(jiān)測刀具磨損和破損的方法很多，可分為直接測量法和間接測量法兩大類。直接測量法主要有：光學法、接觸電阻法、放射性法等。間接測量法主要有：切削力或功率測量法，刀具和工件測量法，溫度測量法，振動分析法，AE法，電機電流或功率測量法等。

比較現(xiàn)有的刀具磨損和破損的監(jiān)測方法，各有優(yōu)缺點，我們選取聲發(fā)射(AE)和電機電流信號作為監(jiān)測參量。這是因為AE信號能避開機加工中噪聲影響最嚴重的低頻區(qū)，受振動和聲頻噪聲影響小，在感興趣區(qū)信噪比較高，便于對信號進行處理。響應速度快，靈敏度高;但重負荷時，易受干擾。而電機電流信號易于提取，能適應所有的機加工過程，對正常的切削加工沒有影響，但易受干擾，時間響應慢，輕負荷時，靈敏度低。這樣，同時選AE和電機電流為監(jiān)測信號，就能利用這2個監(jiān)測量的各自長處，互補不足，拓寬監(jiān)測范圍，提高監(jiān)測精度和判別成功率。 2100433B

雕刻刀具刀具材料

在刀具修磨中常見的刀具材料有-高速鋼(HSS)、粉末冶金高速鋼PM-HSS)、硬質(zhì)合金(HM)及PCD、CBN等超硬材料。高速鋼刀具鋒利、韌性好，硬質(zhì)合金刀具硬度高但韌性差。硬質(zhì)合金刀具的密度明顯大于高速鋼刀具。這二種材料是鉆頭、絞刀、銑刀和絲錐的主要材料。粉末冶金高速鋼的性能介于上述二者材料之間，主要用于制造粗銑刀和絲錐。

高速鋼刀具因材料韌性好，故對碰撞不太敏感。但硬質(zhì)合金刀具硬度高而脆，對碰撞很敏感，刃口易蹦。所以，在修磨過程中，必須對硬質(zhì)合金刀具的操作和放置十分小心，防止刀具間的碰撞或刀具摔落。

雕刻刀具刀具磨床

由于刀具材料很硬，所以，一般只能采用磨削來改變其外形。在刀具的制造、修磨中常見的刀具磨床有以下幾種-

1磨槽機-磨鉆頭、立銑刀等刀具的槽或背。

2磨頂角機-磨鉆頭的錐形頂角。

3修橫刃機-修正鉆頭的橫刃。

4手動萬能刀具磨床-磨外圓、槽、背、頂角、橫刃、平面、前刀面等。常用于數(shù)量少、形狀復雜的刀具。

5五軸聯(lián)動CNC磨床-功能由軟件確定。一般用于修磨數(shù)量大、精度要求高、但不復雜的刀具，如鉆頭、立銑刀等。

雕刻刀具1磨粒

不同材質(zhì)的砂輪磨粒適合于磨削不同材質(zhì)的刀具。刀具的不同部位需要使用的磨粒大小也不同，以確保刃口保護和加工效率的最佳結(jié)合。

氧化鋁-用于磨HSS刀具。砂輪價廉，易修正成不同的外形用于修磨復雜的刀具。

碳化硅-用于修正CBN砂輪和金剛石砂輪。

CBN(立方碳化硼)-用于磨HSS刀具。價高，但耐用。國際上，砂輪用B來表示，如B107,其中107表示磨粒直徑的大校

金剛石-用于磨HM刀具，價高，但耐用。砂輪上用D來表示，如D64,其中64表示磨粒直徑的大校

雕刻刀具2形狀

為了方便磨削刀具的不同部位，砂輪應有不同的形狀。最常用的有-

-平行砂輪(1A1)-磨頂角、外徑、背等。

-碟形砂輪(12V9, 11V9)-磨螺旋槽、銑刀的主、副切削刃，橫刃等。

砂輪經(jīng)過一段時間的使用后需要修正其外形(包括平面、角度及圓角R)。砂輪必須經(jīng)常用清理石把填充在磨粒間的切屑清理掉以提高砂輪的磨削能力。