間接測量刀具磨損方法

㈠ 什麼是刀具磨損限度

刀具磨損到一定的限度就不應再繼續使用，這個磨損限度稱為磨鈍標准。典型的刀具磨損過程曲線如圖2-5所示，AB是初期磨損階段，BC是正常磨損階段，CD是急劇磨損階段。使用刀具時，應在急劇磨損階段之間、前即使更換。
刀具磨損的檢測方法可分為兩大類：一類是直接測量法，它是在非切削時間內直接測量（或通過工件尺寸的變化來測量）刀具的磨耗量；另一類為間接測量法，它是在切削時測定與刀具有關的物理量（如切削力、振動與嗓聲、切削溫度、已加工表面粗糙度）的變化來判斷刀具的磨損。

㈡ 刀具磨損的形式有幾種

刀具磨損的形式有磨粒磨損、相變磨損、粘結磨損、擴散磨損、氧化磨損這幾種磨損形式

1、磨粒磨損：

由外界硬質顆粒或硬表面的微峰在摩擦副對偶表面相對運動過程中引起表面擦傷與表面材料脫落。現象，稱為磨粒磨損。其特徵是在摩擦副對偶表面沿滑動方向形成劃痕。

2、相變磨損：

當切削溫度大於等於刀具材料的相變溫度時，使金相組織發生變化，刀具表面的馬氏體組織將轉化為托氏體或索氏體組織，這種使硬度降低而造成的磨損，稱為相變磨損。

3、粘結磨損：

工件或切削表面與刀具表面的粘結點，由於切削運動將刀面上的微粒帶走，從而造成刀具磨損。粘結磨損的程度與溫度、壓力和材料之間的親和力有關。

4、擴散磨損：

擴散磨損就是工件在加工過程中，工模具與工件表面在高溫或高壓下，相互緊密貼合，並發生相互吸引和粘著。

致使工模具與工件表面的材料發生相互擴散，造成表面合金元素的貧化或富化，導致工模具表面與基體的成分發生差異，弱化了工模具表面的抗磨損性能，加快了磨損速度，從而降低了工模具壽命。

5、氧化磨損：

當刀削溫度達700～800℃時，空氣中的氧便與硬質合金中的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發生氧化作用，產生較軟的氧化物(如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形成磨損，這稱為氧化磨損。

氧化磨損與氧化膜的粘附強度有關，粘附強度越低，則磨損越快；反之則可減輕這種磨損。一般，空氣不易進入刀屑接觸區，氧化磨損最容易在主副刀削刃的工作邊界處形成。

(2)間接測量刀具磨損方法擴展閱讀：

刀具磨損判斷方法

1，刀具壽命表（以加工工件數量為依據），一些高端裝備製造業或者單品批量生產企業用它來指導生產，此方法適合加工工件昂貴的航空航天，汽輪機，汽車關鍵部件如發動機等生產企業。

2，看加工，如果加工過程中，冒斷續的無規則火星，說明刀具已經磨損，可根據刀具平均壽命及時換刀。

3，看鐵屑顏色，鐵屑顏色改變，說明加工溫度已經改變，可能是刀具磨損。

4，看鐵屑形狀，鐵屑兩側出現鋸齒狀，鐵屑不正常捲曲，鐵屑變得更細碎，這些現象都是刀具磨損的判斷依據。

5，看工件表面，出現光亮痕跡，但粗糙度並和尺寸並沒有大的變化，這其實也是刀具已經磨損。

6，聽聲音，加工震動加劇，刀具不快時候會產生異響。要時刻留意避免「扎刀」，造成工件報廢。

7，觀察機床負載，如有明顯增量變化，說明刀具已經磨損，但並不能作為唯一換刀依據。

8，諸如：刀具切出時工件產生毛邊嚴重，粗糙度下降，工件尺寸變化等等明顯現象也是刀具磨損的判定標准。

㈢ 數控加工中心怎麼看刀具磨損程度

CNC加工中心在加工時，刀具切削發出的聲音是很穩定的，如果聲音不穩定，或者特別刺耳，大多數是刀具磨損了！
最好是在加工時，程序中出現抬刀時，暫停加工，然後停止主軸，近距離觀察磨損程度，如果完好無損則繼續加工就可以，暫停時千萬不要動xyz，還有不要按復位鍵！！

㈣ 刀具磨鈍標准該怎麼確定

刀具磨鈍標准
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准。規定後刀面上均勻磨損區的高度VB值作為刀具的磨鈍標准。 理論磨損極限：VBmax
在生產實際中，經常卸下刀具來測量磨損量會影響生產的正常進行，因而不能直接以磨損量的大小，而是根據切削中發生的一些現象來判斷刀具是否已經磨鈍。
例如：粗加工時，觀察加工表面是否出現亮帶，切屑的顏色和形狀的變化，以及是否出現振動和不正常的聲音等；精加工可觀察加工表面粗糙度以及測量加工零件的形狀與尺寸精度等，發現異常現象，就要及時換刀。
在評定刀具材料切削性能和實驗研究時，都以刀具後刀面的磨損量作為衡量刀具的磨鈍標准。因為一般刀具的後刀面都發生磨損，而且測量也比較方便。因此，國際標准化ISO統一規定以1/2背吃刀量處後刀面上測量的磨損帶寬度VB作為刀具磨鈍標准（圖3-35），自動化生產中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為衡量刀具磨損的標准，稱為刀具徑向磨損量NB。

刀具壽命的經驗公式
1.刀具的壽命—一把新刀（或重新刃磨過的刀具）從開始切削至磨損量達到磨鈍標准為止所經歷的實際切削時間，稱為刀具的壽命，用T分鍾表示。又稱為刀具耐用度。
2.刀具總壽命——從第一次投入使用直至完全報廢時所經歷的實際切削時間。
• 重磨刀具總壽命 = T×N
• 不重磨刀具總壽命 = T
3.刀具壽命的經驗公式
對於某一切削加工，當工件、刀具材料和刀具幾何形狀選定之後，切削速度是影響刀具壽命的最主要因素。提高切削速度，刀具壽命就降低。這是由於切削速度對切削溫度影響最大，因而對刀具磨損影響最大。

㈤ 刀具磨損如何度量

刀具磨損跟刀具的前後角、主偏角、副偏角關系很大。根據走刀位置和加工參數調整，一般肉眼就可以看出來，通過觀察角度和切削刃的磨損調節刀具的設計參數和切削參數。

㈥ 刀具切削後刀面磨損量需要什麼測量儀器測量，請專業人士給以指導

這個需要專門做刀具的廠家了，用500倍～1000倍的放大儀器，可將放大圖形放到電腦中，用專門的軟體測量放大尺寸。

㈦ 如何判斷刀具磨損

刀具是否磨損，可以從多方面看。首先加工中判斷是否磨損，主要在切削過程中，聽聲音，突然加工途中刀具聲音不是正常切削了，當然這個需要經驗積累。 還有就是看切削。如果鐵削變得不規則了。明顯不適正常切削出來的感覺，證明刀具已經磨損。 在一點就是觀察機床負載。有明顯增加變化時證明刀具已經磨損（主軸增減速除外） 如果是批量加工的話。最通用的方式就是記錄每把刀具的使用壽命，按照刀具壽命來檢測刀具是否磨損。 如果機床刀具沒有在加工狀態的話。可以眼觀，看刀刃是否嘣角。是否有明顯的磨損，人口是否鋒利。刀尖圓角是否已經變化。 總之一點。眼觀 耳聽。手摸。只要能總結出一點都可以判斷出刀具是否磨損。 遵循上面說的通過自己經驗積累，很快就能判斷出刀具的好壞磨損程度。然後制定刀具壽命。這樣會讓你更方便加工.

㈧ 機床刀具磨損，一般都採用什麼方法檢測

刀具狀態檢測方法可分為直接測量法和間接測量法。

1.直接測量法
直接測量法能夠識別刀刃外觀、表面質量或幾何形狀的變化，一般只能在不切削時進行，它有兩個明顯的缺點：一是要求停機檢測；二是不能檢測出加工過程中出現的刀具突然破損。國內外採用的刀具磨損量的直接測量法有：電阻測量法、刀具工件間距測量法、光學測量法、放電電流測量法、射線測量法、微結構鍍層法及計算機圖像處理法。
（1）電阻測量法
該方法利用待測切削刃與感測器接觸產生的電信號脈沖，來測量待測刀具的實際磨損狀態。該方法的優點在於感測器價格低廉，缺點是感測器的選材必須十分注意，既要有良好的可切削性，又要對刀具壽命無明顯的影響，而且工作不太可靠，因為切屑和刀具上的積屑可能引起感測器接觸部分短路，從而影響精度。
（2）刀具工件間距測量法
切削過程中隨著刀具的磨損，刀具與工件間的距離減小，此距離可用電子千分尺、超聲波測量儀、氣動測量儀、電感位移感測器等進行測量。但是這種方法的靈敏度易受工件表面溫度、表面品質、冷卻液及工件尺寸等因素的影響，使其應用收到一定限制。
（3）光學測量法
光學測量法的原理是磨損區比未磨損區有更強的光反射能力，刀具磨損越大，刀刃反光面積就越大，感測器檢測的光通量就越大。由於熱應力引起的變形及切削力引起的刀具位移都影響檢測結果，所以該方法所測得的結果並非真實的磨損量，而是包含了上述因素在內的一個相對值，此法在刀具直徑較大時效果較好。
（4）放電電流測量法
將切削力刀具與感測器之間加上高壓電，在測量迴路中流過的（弧光放電）電流大小就取決於刀刃的幾何形狀（即刀尖到放電電極間的距離）。該方法的優點是可以進行在線檢測，檢測崩齒、斷刀等刀具幾何尺寸的變化，但不能精確地測量刀刃的幾何尺寸。
（5）射線測量法
將有放射性的物質摻入刀具材料內，當刀具磨損時，放射性的物質微粒就會隨切屑一起通過一個預先設計好的射線測量器。射線測量器中所測得的量是同刀具磨損密切相關的，射線劑量的大小就反映了刀具磨損量的大小。該法的最大弱點是放射性物質對環境的污染大，對人體健康非常不利。此外，盡管此法可以測量刀具的磨損量，並不能准確地測定刀具切削刃的狀態。因此，該法僅適用於某些特殊場合，不宜廣泛採用。
（6）微結構鍍層法
將微結構導電鍍層同刀具的耐磨保護層結合在一起。微結構導電鍍層的電阻隨著刀具磨損狀態的變化而變化，磨損量越大，電阻就越小。當刀具出現崩齒、折斷及過度磨損現象時，電阻趨於零。該方法的優點是檢測電路簡單，檢測精度高，可以實現在線檢測。缺點是對微結構導電鍍層的要求很高：要具有良好的耐磨性、耐高溫性和抗沖擊性能。
（7）計算機圖像處理法
計算機圖像處理法是一種快捷、無接觸、無磨損的檢測方法，它可以精確地檢測每個刀刃上不同形式的磨損狀態。這種檢測系統通常由CCD攝像機、光源和計算機構成。但由於光學設備對環境的要求很高，而實際生產中刀具的工作環境非常惡劣（如冷卻介質、切屑等），故該方法目前僅適用於實驗室自動檢測。

2.間接測量法
間接測量法利用刀具磨損或將要破損時的狀態對不同的工作參數的影響效果，測量反映刀具磨損、破損的各種影響程度的參量，能在刀具切削時進行檢測，不影響切削加工過程，其不足之處在於檢測到的各種過程信號中含有大量的干擾因素。盡管如此，隨著信號分析處理技術、模式識別技術的發展，這一方法己成為一種主流方法，並取得了很好的效果。國內外採用的刀具磨損的間接測量法有：切削力測量法、機械功率測量法、聲發射、熱電壓測量法、振動信號及多信息融合檢測。
（1）聲發射信號測量法
聲發射技術用於監測刀具的磨、破損是近年來聲發射在無損檢測領域方面新開辟的一個應用領域。其原理是當固體材料在發生變形、斷裂和相變時會引起應變能的迅速釋放，聲發射就是隨之產生的彈性應力波。當刀具破損時可檢測到幅值較高的AE信號。聲發射刀具監控技術被公認是一種最具潛力的新型監控技術，進入80年代以來，國內外致力於開發和應用該技術，已獲得較大成果。早在1977年Iwatak和Moriwaki提出了用聲發射技術對刀具磨損進行在線檢測。在此基礎上，Moriwaki提出了聲發射刀具破損檢測方法。Kannatey-Asibu和Dornfeld從理論上研究了聲發射信號的頻譜特徵，並結合模式識別方法實現了對刀具破損的在線監測。我國聲發射監測技術研究盡管起步較晚，但發展迅速。黃惟公採用包絡分析法求取刀具磨損中聲發射信號的包絡線，用時序模型的參數作為特徵值，通過神經網路對刀具磨損方程進行辨識，實驗證明效果良好；李曉利對鏜削過程中的典型AE信號進行FFT分析，通過在頻域里AE信號幅值的變化反映刀具磨損狀態；袁哲俊對切削過程中的聲發射信號進行小波包分解，獲取信號各頻段的能量分布，以此作為信號特徵，並建立基於模糊推理的快速神經網路模型識別刀具磨損狀態。由日本Murakami Giken公司研製的chip-55A型刀具破損監控儀採用聲發射監控技術，實施對加工過程中刀具狀態的監控，該產品與其公司生產的數控銑床配套使用，效果良好。
（2）切削力信號測量法
切削力變化是切削過程中與刀具磨、破損狀態最為密切相關的一種物理現象。採用切削力作為檢測信號，具有拾取容易，反應迅速、靈敏等優點，是在線方法中研究較多、很有希望突破的一種方法，所以是加工中心和FMS中測量刀具破損的常用方法。
基於切削力的監測方法，採用的監測數據主要有切削分力，切削分力比，動態切削力的頻譜和相關函數等。當刀具破損時，切削力變化敏感。當刀具破損較小時，刀具切削刃不鋒利，使切削力增強:當產生崩刃或斷刀時，切削深度減少或沒有，使切削力劇減。在監測切削力時，在X,Y,Z三個方向上同時對Fx,Fy,Fz三個分力進行測量，依靠裝在每個電機上的伺服放大器測量出進給電機和主軸電機的電流變化，並把電流變化傳給力閥，在顯示器上讀出被測量的力，從而判斷刀具是否破損。1977年，日本東京電機大學的村幸辰從理論和實驗兩方面深入研究了不同加工條件和刀具磨損狀態下各切削力的變化規律，發現在一定條件下切削分力比是一個能靈敏反映刀具磨損變化的特徵量，據此他提出了切削力比監測法；1984年，Lan和Dornfeld的研究表明，切向力和進給力對刀具破損具有較高的敏感性；Shiraishi等通過對加工過程的測量、檢測和控制技術的對比研究指出刀具失效的力監測法是最有潛力的方法，有著廣闊的工業應用前景，扭矩監測和切削力法一樣具有相同的研究價值；成剛虎採用了頻段均方值法通過切削力監測刀具的磨損狀態；萬軍利用切削力模型和最小二乘法實現模型自動跟蹤加工過程特性變化，從而獲取刀具磨損量。在切削力監控技術方面具有代表性的成果是瑞典Sandvik Coromant公司推出的TM-BU-1001型刀具監控儀，該系統採用的力感測器可安裝於主軸軸承、進給絲杠，可設置三個門限，一旦超限自動報警。
（3）功率測量法
功率測量法也是工業生產中應用潛力很大的方法。該方法是通過測定主軸負荷功率或電流電壓相位差及電流波形變化等來確定切削過程中刀具是否破損。該方法具有信號檢測方便，可以避免切削環境中切屑、油、煙、振動等因素的干擾，易於安裝。潘建岳在對加工中心鑽削過程功率信號分析的基礎上，提出並採用功率數據的歸原處理方法，以此建立了鑽頭磨損在線監控系統；劉曉勝將回歸分析技術和模糊分類相結合，建立了鏜削切削參數與電流之間的數學模型，間接的反映刀具磨損量與鏜削切削參數的內在聯系，並利用功率信號識別刀具磨損量；郭興提出一種基於人工神經網路的銑刀破損功率監控方法，建立了一個銑刀破損功率監控系統，實驗表明該系統能夠靈敏的檢測出刀具破損並實施監控。袁哲俊系統的研究了切削過程中刀具異常對主電機功率影響的規律，提出了用主電機功率的瞬時值、導數值、靜態平均值和動態均方值等多個參數綜合監控鑽削過程刀具異常狀態；萬軍利用離散自回歸AR模型對功率信號進行處理，其模型參數通過適應演算法在每個信號采樣時刻進行遞歸修正，以適應切削狀況，同時為了區別刀具磨損和切削條件改變引起的功率信號變化，文章引入了歸一化偏差處理，當刀具切出工件時其歸一化偏差明顯比刀具磨損時歸一化偏差的變化要小，監控時設報警門限，當歸一化偏差超限時，即刻報警，具有良好的效果。成功應用電機功率監控技術具有代表性的廠家是美國Cincinnati milacron公司，該公司開發的刀具監控系統與本公司生產的馬刀系列立式加工中心配套使用。
（4）工件尺寸測量法
加工中刀尖磨損或破損必然會引起工件尺寸發生變化，通過測量工件己加工表面的尺寸變化量，可以間接判斷出刀具的磨損、破損情況。從測量方式看，有接觸工件測量的接觸式和測量刀具工件之間間隙的非接觸式兩類。測量工件尺寸方法的優點在於能直接定量給出刀具徑向磨損或破損值，並可與加工精度的在線、實時補償結合起來，保證加工質量，實現精加工中刀具磨損、破損監測的最終目標。其缺點在於，實時測量易受測試環境干擾，冷卻液、切屑等影響測量結果;加工中工件、刀具的熱膨脹和受力變形、主軸回轉精度、進給運動精度、振動等因素也會直接影響測量的精度。此外，在加工變截面工件時，要求感測器進行准確的跟蹤定位，由此也會帶來定位的誤差，並增加了實現的難度。
（5）切削溫度測量法
切削熱也是金屬切削過程中的一個重要物理現象，刀具的磨損和破損將導致切削溫度的驟增。測量切削溫度有三種方式:(l)刀具一工件組成的自然熱電偶，可以測出切削區的平均溫度，不同的刀具、工件材料需進行標定;(2)固定在刀體內某點，由兩種金屬絲組成的熱電偶，測出的是距離刀刃一定距離處某點的溫度，存在溫度變化時響應慢、事先准備費時的問題。(3)紅外攝像系統，可測出切削區溫度場分布，具有靈敏度高，響應時間短的特點，但儀器復雜、成本高，聚焦困難，難以測出切削覆蓋處的刀具溫度。
（6）刀具與工件接觸處電阻測量法
測量原理可分為兩種:一種是根據刀具磨損使刀具與工件接觸面積增大而引起接觸電阻減小的效應，這種方法受切削用量影響較大並有絕緣要求；二是在刀具後刀面上貼一層薄膜導體，它隨著刀具磨損而消耗，根據其電阻的變化可知刀具後刀面的磨損量。此方法精度高，但需每把刀具都粘貼薄膜電阻，且在高溫、高壓下薄膜電阻易脫落。該方法應用於實際工況，目前還不太現實。
（7）振動頻率測量法
刀具在切削過程中，工件與磨損的刀刃部側面摩擦，會產生不同頻率的振動。對這種振動的監測有兩種方法:一是把振幅分成高低兩部分，在切削過程中對此兩部分振幅進行對比;二是把振幅分成幾個獨立的幅帶，用微處理機對這些幅帶進行不斷地記錄及分析，即能監測出刀具後刀面的磨損程度。美國國家標准局自動化研究所在鑽削加工中利用振動信息方面取得了成功的經驗。研製成的系統是利用裝在工件上的加速度感測器對振動信息進行時效分析，識別鑽頭的磨損並判斷鑽頭的折斷。
（8）工件表面粗糙度測量法
隨著刀具磨損程度的增加或破損的發生，工件己加工表面的粗糙度將呈增大趨勢，據此可間接評價出刀具的磨損或破損狀況。測量工件表面粗糙度的方法也可分為兩類。一類是劃針式接觸測量，可直接得出表面粗糙度的評價參數R。此類方法僅適於靜態測量。目前，絕大多數此類方法僅適用於計量室或實驗室環境。另一類是非接觸式光學反射測量，得出的是工件表面粗糙度的相對值，自動監測中通常採用光纖感測器和激光測試系統兩種類型。此類方法測試效率高，可以不留痕跡地測量軟質材料的工件表面，但事先需採用樣品標定，受切削液、切屑、工件材質、振動等的影響較大。當前還達不到實際應用水平。
（9）電流信號測量法
該方法簡稱MCSA，利用感應電動機的定子電流作為信號分析的切入點，研究其特徵與故障的對應關系。其基本原理是：隨著刀具磨損的增大，切削力矩增大，機床所消耗的功率增大或電流上升，故 可實現在線檢測刀具磨損。MCSA具有測試便利、信息集成度高、傳動路徑直接、信號提取方便、不受加工環境的影響、價格低、易於移植等特點，在機床這種傳動系統封閉、一般感測器比較困難安裝的場合，應該是一種值得探索的方法。
（10）熱電壓測量法
熱電壓測量法利用熱點效應原理，即兩種不同導體的接觸點在受熱時，將在兩導體的另一端之間產生一個電壓，這個電壓的大小取決於導體的電特性 及接觸點與自由端之間的溫度差。當刀具和加工工件是由不同材料構成時，在刀具與工件之間就可以產生一個與切削溫度相關的熱電壓。這個電壓就可以作為刀具磨損量的一個度量，因為隨著刀具磨損量的增大，熱電壓也隨之增大。該方法的有點是價格便宜，精度較高，使用簡便，特別適用於高速加工區，缺點是對感測器材料及精度要求高，只能進行間隔式檢測。

㈨ 簡述刀具破損檢測方法

監測原理監測參量的選取監測原理監測原理框圖監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。

比較現有的刀具磨損和破損的監測方法，各有優缺點，我們選取聲發射(AE)和電機電流信號作為監測參量。這是因為AE信號能避開機加工中雜訊影響最嚴重的低頻區，受振動和聲頻雜訊影響小，在感興趣區信噪比較高，便於對信號進行處理。響應速度快，靈敏度高;但重負荷時，易受干擾。而電機電流信號易於提取，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和電機電流為監測信號，就能利用這2個監測量的各自長處，互補不足，拓寬監測范圍，提高監測精度和判別成功率。