《切削力監測刀具磨損的一種方法》為一本書，介紹了切削是指在比常規切削速度高出很多的速度下進行的切削加工。
基本介紹
- 中文名：監測刀具磨損
1前言
金屬切削刀具的磨損與磨損狀態直接影響著機械加工的精度、效率及經濟效益，因此刀具磨損狀態的監控越來越引起人們的重視。刀具磨損的線上監測是柔性製造系統研究工程的一個重要課題。近年來國內外在這方面的研究進展很快，發布的就有數10種方法，然而能適用於生產的還很少。有的方法雖可用於實際生產，但卻因其對工況提出的非常苛刻的要求和限制，難以推廣套用。由於切削力能直接反映加工過程中的動態行為，因而用切削力信號能間接監測刀具工作狀態和磨損量，引起人們的關注。但是已有的用切削力信號監測刀具磨損的諸多方法(如均值監測法、方差監測法、AR模具監測法等)又因未弄清切削力信號與刀具磨損的內在聯繫及其變化規律，均有一定的片面性和不可靠性。鑒於此，本文從理論分析和實驗提出一種刀具磨損監測方法—頻段均方值法。
2切削力與刀具磨損的相關分析
1）切削力的波動特性 金屬切削過程中，工藝系統始終存在著或大或小振動。刀具相對於工件的振動，直接導致切削力隨之發生波動。由於振動的存在，非但切削麵積要發生周期變化，而且刀具實際工作角度也要產生周期波動。一旦切削力發生了波動，將反作用於工藝系統，使系統振動得以抑制或加強。可以說明，切削力的波動周期與系統振動周期是相同的。
2)刀具磨損對切削力的影響
a.刀具磨損對靜態切削力的影響 刀具後刀面發生磨損以後改變了刀具與工件之間的接觸方式，由理論上的線接觸變為面接觸。這樣就使得刀具後刀面與工件的摩擦力加大，吃刀抗力增大，反映在三向切削力方向上便是三向切削力均增大。並且隨著刀具磨損量的不斷增大，摩擦將繼續加劇，因而三向切削力亦將不斷增大。這就是說，靜態切削力具有正比於刀具後刀面磨損量的特性。
b.附加動態切削力的產生機理 前面的討論說明：實際的金屬切削過程總是一個動態的過程，切削力總是要發生一定範圍的波動。在不考慮刀具磨損的情況下，這個波動範圍是很大的，但是如果刀具後刀面存在磨損(實際刀具總是存在磨損的)，這個波動範圍將產生明顯的變化。因為此刀具理論工作后角變成0°，那么，角度周期變化的性質必然導致刀具周期進入負后角工作狀態，因而便產生一個交變力。由於這個交變力是刀具發生了磨損產生的，這裡稱這個交變力為附加動態切削力，下稱附動力。 附動力的變化與刀具工作角度的變化範圍有關，也與刀具後刀面磨損量有關。刀具處於負后角工作狀態時，刀具後刀面要部分地擠入工件，與工件產生干涉，使工件產生彈、塑性變形，很顯然，擠入工件的刀具部分體積越大，則所需的擠入力越大，附動力的幅值就越大；反之干涉面積越小，則產生的附動力的幅值越小。 附動力的產生增加了動態切削力的構成，並且由上述分析可知，附動力有著與刀具磨損相同的變化趨勢，因而隨著刀具後刀面磨損的增大，動態切削力將呈現增大趨勢。 綜上所述，隨著刀具磨損量的增大，靜態切削力與動態切削力將同時不同程度地增大。
3)刀具磨損對切削狀態的影響性 附動力是一個周期變化的交變力，這個交變力反作用於工藝系統，對系統的振動產生一定的影響，從而對切削狀態也產生一定的作用。 一般地講，附動力的變化曲線是一條複雜的連續變化曲線，定量描述是很困難的。為了進一步討論附動力的作用和影響，這裡假設附動力變化在一個周期內是分段線性的。並假定附動力的幅值Pk=kVB(1) 式中k——比例常數； VB——刀具後刀面磨量。 可推得附動力的變化規律為 式中ls——工藝系統振動在工件上的振紋波長； x——切削長度。 在這種情況下，附動力P在一個周期內對系統所做的功 式中Δx——系統振動振幅。由式(3)可以看出：AP是VB的連續函式，故在區間(0，ls)內至少存在一點VBm，使得 這就是說AP在區間(0，ls)內必存在至少一個極小值，事實上只存在一個極小值，這個極小值點為VB=VBm，在(0，VBm)內AP單減，而在區間(VBm，ls)AP單增。用最佳化方法在區間(0，ls)可求出VBm≈0.569ls(5) 由式(3)可以看出，附動力在一般情況下總是對系統做負功，對系統振動起阻尼作用。但是在刀具磨損量VB變化的不同區間，這種阻尼作用有著不同的變化趨勢。
