重型切削过程中硬质合金刀具扩散磨损行为研究

通过对重型切削过程中、高温高压环境下刀具的扩散磨损及粘结破损现象进行分析,并结合有限元仿真的方法,揭示重型硬质合金刀具产生磨损的机理,明确扩散磨损对重型切削刀具使用寿命的作用机制。通过理论分析,对硬质合金刀具扩散磨损规律进行定量描述。综合分析研究结果,在刀具技术和刀具材料选择方面提出了有效预防扩散磨损的技术措施,以期为大型筒节材料的高效加工和重型刀具的开发技术提供技术借鉴。     

基于特征自适应融合和集成学习的高性能铣削刀具状态监测

通过人工智能、工业大数据实时感知切削加工中的刀具状态是实现面向性能的制造的重要技术途径,也是高性能制造的关键内涵。然而,在目前的切削刀具状态监测算法中,特征提取过程多依赖于人工经验,这无疑限制了刀具状态监测技术的在高性能制造中的推广应用。因此,针对高性能加工监测中的自主性和准确性要求,基于特征自适应融合和集成学习技术,提了出一种面向高性能铣削的刀具磨损监测方法。所提出的监测方法能够根据特征的表现自动为其赋予不同的权重从而实现特征的自适应融合,同时利用AdaBoost集成学习算法,在自动融合特征的同时保证了状态监测精度。薄壁件铣削实验表明,监测结果与真实磨损间的RMSE和MAE值最大为10.44,最小可达5.16。所提出的方法能够自主、准确地监测航空类薄壁件铣削加工中的刀具磨损状态,解决了高性能铣削加工刀具磨损监测中的人工经验依赖问题。     

本期导读

<正>金属切削刀具磨损监测技术研究进展P3-10王军周婷婷衣明东在机械加工中,金属切削刀具作为切削加工的直接执行者,其切削状态对整个加工过程的正常、稳定进行具有重要影响,因此,监测其刀具磨损状态对于提高工件的加工质量和机床加工效率具有重要意义。本文综述了基于有限元模型、传感数据以及基于模型和数据融合的三种刀具磨损监测技术的研究现状,分析了当前监测技术的优点与不足,并对刀具磨损监测领域的未来发展趋势进行了探讨。     

金属切削刀具磨损监测技术研究进展

在机械加工中,金属切削刀具作为切削加工的直接执行者,其切削状态对整个加工过程的正常、稳定进行具有重要影响,因此,监测其刀具磨损状态对于提高工件的加工质量和机床加工效率具有重要意义.本文综述了基于有限元模型、传感数据以及基于模型和数据融合的三种刀具磨损监测技术的研究现状,分析了当前监测技术的优点与不足,并对刀具磨损监测领...     

深孔钻削加工刀具状态监测的研究

在分析研究刀具磨、破损监测技术的基础上，针对普通测力装置笨重、安装困难的缺点，根据深加工系统的特点，提出了一种新研制的用于深孔加工刀具监测系统的应变式传感器。经实验证明，该传感器较好的解决了深孔钻削加工刀具状态监测的问题。     

支持物联网的智能切削刀具视觉在线监测系统

针对国内数控加工中心刀具管理混乱、刀具损耗严重进而导致加工工件次品率急剧上升等实际问题,结合国内外智能切削刀具的研究现状和发展水平,提出一种支持物联网的智能切削刀具视觉在线监测系统。该系统构建支持物联网的机器视觉刀具磨损在线监测,采用Zig Bee技术组建无线传感器网络,通过机床关键部位安装的传感器,实现数据的实时传输。通过以太网传输到智能管理系统,并对在线视觉监控和实时传输数据进行分析与整理,完成对刀具生命全周期的在线监测和管理,在保证加工质量的同时提高加工效率和降低成本。     

刀具状态监测技术在发动机加工过程中的应用

为解决定时换刀出现的刀具过度磨损问题,研究了刀具状态监测技术相关理论及参数标定方法,并在发动机加工过程中进行了应用验证。结果表明,采用基于电机电流的刀具状态监测技术可在现有条件下准确监测刀具的磨破损状态,提高刀具利用率,防止出现批量不合格工件,保护机床主轴和夹具等部件。     

考虑电流和振动的涂层铣刀磨损规律实验研究

随着切削技术向着高速、高效和干式加工等方向发展,刀具涂层和切削状态监测技术成为影响切削技术发展的主要因素,研究刀具涂层以及刀具磨损引起的切削状态改变对促进制造业发展具有重要意义。利用铣削实验得到了相同切削条件下,不同涂层的3把硬质合金刀具的加工磨损情况。通过分析各个刀具磨损过程中铣削力信号、主轴电流信号以及切削振动信号的变化,得到了无涂层、Ti Al N涂层以及Al Ti N涂层刀具在切削过程中表现出的磨损规律。结果表明:Al Ti N涂层的耐磨性能更好,3把刀具的主轴电流有效值和切削振动信号质心频率的变化均有效反映了刀具磨损情况。在立铣加工过程中,可以将上述两种特征值用于刀具磨损实时在线监测。     

监测机床主电机电流判断刀具磨损和破损

随着数控机床、加工中心的应用,及时识别刀具磨损和破损已成为机械加工过程中的一个重要问题。因此,研究了许多监测刀具磨损和破损的方法。如直接测量的机械式法、电阻式法、光电式法以及间接测量的切削负荷监测、切削温度监测、声发射监测等。但因监测系统成本高、安装不方便、正确判断率不高等原因,真正用于生产的很少见。北京理工大学研制了一种监测系统,以监测机床主电机电流来判断刀具磨损和破损。方法简单,成本低,判断正确,可对车、铣、钻等加工刀具进行监测,有一定的实际使用价值。监测原理是利用刀具磨损后的切削力的变化,引起主机主轴扭矩发生变化,进而使主电机电流发生变化。这就可根据主电机电流值的变化情况作出刀具磨损和破损的判断。监测系统框图如图1所示。     

硬质合金刀具切削各向同性热解石墨磨损机理

针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用硬质合金刀具进行了切削加工试验,研究了切削过程中硬质合金刀具的磨损形式、磨损过程以及刀具磨损对表面加工质量的影响。通过对试验结果的研究分析表明:硬质合金刀具磨损形式为后刀面磨损以及切削刃崩刃破损,刀具磨损机理为磨粒磨损。刀具的有效切削距离仅为250m左右,已加工表面分布着形状和深度大小不一的凹坑,表面加工质量差,硬质合金刀具作为各向同性热解石墨的切削刀具具有一定的局限性。     

数控机床刀具磨损与破损的声发射监测法

数控切削加工过程中刀具的磨损与破损是数控机床常见的故障之一,而刀具的磨损与破损程度直接影响零件的加工质量.所以对刀具状态的实时监测就显得十分关键,阐述了用声发射法对其进行在线监测的方法.     

数控机床切削过程刀具磨损与破损的振动监测法

数控切削加工过程中刀具的磨损与破损是数控机床常见的故障之一,而刀具的磨损与破损程度直接影响零件的加工质量.所以对刀具状态的实时监测就显得十分关键,本文阐述了从振动分析方面对其进行在线监测的方法.     

基于智能报警的刀具状态在线监测技术

为了提高机床加工过程中刀具磨损的监测能力,选择主轴电流和进给电流为主要信息,基于小波分解及软测量模型进行电流信号的多特征提取,从加工进给和主轴驱动两方面反映刀具磨破损信息;在此基础上,基于Parzen视窗法进行多特征信息的数据融合,构建智能报警模型,并依据拉依达法则确定报警边界,从而实现刀具状态的智能报警.将该技术应用到机床的加工中,实验证明可以实时地监测刀具运行状态并进行磨破损报警.     

钻削过程异常状态的一种振动监测方案及其实现方法

一、概述钻削加工是金属切削加工中最为常用的加工方法之一。特别是近几年来加工自动化、无人化生产技术如柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机综合制造系统(CIMS)等的飞速发展,对切削过程及刀具磨损监测技术的研究提出了更为迫切的要求。贵重零件的钻削加工或特殊孔的加工(如钻深孔)等,也需通过对刀具状态和切削过程的间接监测,从而达到保护工件和加工设备的目的。     

基于多传感器数据融合的刀具磨损状态监测研究

刀具磨损状态是影响加工质量和生产效率的重要因素之一,传感器、特征提取、信息融合和机器学习等技术的发展为刀具状态监测提供了新思路,然而,建立精度高、鲁棒性好的多传感器系统仍是刀具状态检测的难点。以涂层硬质合金刀具对难加工材料30CrMnMoRE的铣削试验为基础,通过对不同刀具磨损状态下的切削力和切削振动进行采集分析,并比较多种特征提取和模式识别方法,建立了一种更为可靠的铣刀状态监测系统,实现了对高强度钢切削时的刀具磨损状态识别。     

刀具磨损破损监控技术

刀具磨损和破损给自动化加工带来诸多坏处。为保证加工系统的正常运行,需实时监控刀具磨损状态。回顾国内外刀具监控技术发展过程,分析刀具监控方法,阐述刀具监控中的关键技术及其发展趋势,最后指出刀具监测系统存在的问题,并提出相应对策。     

一个应用于自动化加工系统的综合刀具监测系统

对于自动化加工系统、刀具破损和异常磨损的有效实时监测是一个亟待解决的问题。本文用声发射信号监测加工中心上各种刀具的破损、折损,针对多种工序、多咱切削条件的复杂情况,进行了可变参数的模式识别算法的研究。基于这个算法,开发了一个综合刀具破损监测系统。这个系统针对自动化加工基本单元——加工中心的车、镗、铣多种工序,使得自动化加工系统的综合监测成为可能。实验验证表明,识别成功率大于90%。     

SiCp/Al多相材料的切削加工

SiCp/Al是具有优良物理、机械性能的难加工多相材料。为解决加工SiCp/Al材料时刀具磨损快、表面质量差的问题,通过对SiCp/Al切削表面形成机理及刀具磨（破）损机理的分析,采用常规硬质合金刀具材料设计了加工SiCp/Al的新型引导光整刀具,并用传统工艺设备进行了切削试验。结果表明,新型刀具可显著提高刀具耐用度和加工表面质量。     

欢迎订阅2020年《工具技术》《工具展望》

<正>《工具技术》杂志是成都工具研究所主办的切削与测量工程综合性技术刊物。主要报道机械加工中切削与测量技术的最新进展,金属切削理论研究,新型刀具研制及其应用,数控工具系统、新型刀具材料、涂层技术、刀具CAD/CAM、刀具磨损和破损在线技术,新材料及难加工材料的切削与刀具技术,汽车、摩托车等行业专用刀具的开发;新的测量方法研究与新型量具量仪开发,精密测量技术与质量控制系统技术,加工过     

刀具失效状态监测研究综述

在机械加工中,机床刀具的失效状态分为两种:刀具磨损失效和刀具破损失效。刀具失效对加工精度、加工质量和加工效率有十分消极的影响。随着数控机床自动化程度的不断调高,特别是在高速切削加工中,对刀具磨损状态监测提出了更高的要求。刀具的破损存在典型的随机现象,目前学者多在算法上优化刀具破损预测模型,提高刀具破损的预测精度。国内外学者总结刀具失效的一般规律,研发出了多种刀具状态检测手段和方法。根据国内外刀具状态检测相关研究进展,对刀具失效检测相关问题进行评述,并对以后刀具失效检测的研究方向进行了展望。