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    如何估算数控加工中心的刀具寿命?
    1)对于失效极限的确定,也就是说,刀具使用到什么情况下不能用了。除了崩刃、破裂等极端状况。主要是指磨损,特别是精加工时,一般认为精加工刀片后刀面磨损0.2毫米以内是正常的。但是如果是定径刀具,后刀面磨损会造成工件直径变化,一旦出现径向尺寸变化达到危险情况就要换刀了。又如,对表面粗糙度有特殊要求,刀具略有磨损,表面粗糙度略有下降即不能满足要求时,也必须换刀。估算时就必须按一定比例酌情降低估算值。如果径向尺寸有调整或可补偿的时候、表面粗糙度要求比较低的加工,则可按比例提高估算值。2)切削速度对刀具的磨损有相当大的影响,一般的来说,线速度越快,刀具寿命越短,但是线速度太低的话,一方面影响加工效率,同时也不一定对刀具寿命有利,所以切削速度的选择,必须参考刀具制造厂提供的切削参数,再结合现场情况确定一个*合理的速度。3)被加工工件的材料,对刀具寿命也有相当大的影响。看似相同的材料,内部所含材料成分比例略有不同,可能切削性能就有很大的区别。即使完全相同的材料,如部件结构不同、成型方法不同、热处理设备或工艺不同、前道工序加工刀具不同,都会造成刀具寿命有显著差别。如不锈钢件加工,如前道工序粗加工的刀具不锋利,在工件表面因冷作硬化效应,形成一层硬化层,致使后道工序的精加工刀具急剧磨损,对精加工刀具寿命造成严重的影响。4)合理、准确使用切削液,能明显提高刀具寿命。首先切削液必须准确、干净、充分、有效。不同的刀具材料、不同的工件、不同的加工形式,应该根据目的要求,如粗加工时的冷却、精加工时的润滑,加注不同的切削液。5)地基、机床、夹具、工件、刀具等所有一切,构成一个系统,整个系统的刚性对刀具寿命的影响,也非常大。因为微小的震动使刀具和工件产生非正常微距位移,而使刀具无谓的增加了无效摩擦,*后导致刀具磨损,刀具寿命迅速下降。提高系统刚性是提高刀具寿命的重要措施和手段,但是要有效提高系统刚性,必须不断地进行细致而又复杂的调查、分析、研究工作。很多人认为要改变某个局部的结构要花费很大的经济成本,其实不然,一次性的人力物力投入,换来的可能是几年,甚至十几年长期的耗材成本的降低。
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    刀具以切削距离计
    金属切削刀具行业内,以刀具寿命15分钟来推荐切削线速度。在实际使用时,一般取刀具品牌制造厂推荐值的75%,此时刀具寿命约为60分钟。一个刀刃可加工工件数量可按下式估算:N=(19100XVXf)/(DXh)N - 刀具寿命,可加工工件数,单位:个V – 刀具选用切削线速度,单位:米/分钟f – 加工时的进给量,单位:毫米/转D – 被加工件工件直径,单位:毫米h - 加工长度,毫米切削距离是指,假设一个刀刃,在一个非常大的工件上连续不断地按一定的速度切削,这把刀从开始到失效所走过的路程全长,称为切削距离寿命。用L来表示。一个刀刃可加工工件数量可按下式估算:N=(318300XLXf)/(DXh)N - 刀具寿命,可加工工件数,单位:个L - 切削距离预计寿命,单位:千米f – 加工时的进给量,单位:毫米/转D – 被加工工件直径,单位:毫米h - 加工长度,毫米例:车削一个直径50毫米的工件,长度100毫米,进给量0.1毫米/转,刀具制造厂先容的切削距离寿命10千米,估算刀具寿命:N=(318300X10X0.1)/(50X100)=63.66即,按上述条件计算,每刃可加工63个工件。
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    刀具特点及对切削加工的影响
    ① 威尼人斯网址硬度比工件材料高1.5~2.0倍,可代替前刀面进行切削,有保护切削刃、减小前刀面磨损的作用,但积屑瘤脱落时的碎片流经刀具-工件接触区会造成刀具后刀面磨损。② 在积屑瘤形成后刀具的工作前角明显增大,对减小切屑变形及降低切削力起了积极作用。③ 由于积屑瘤突出于切削刃之外,使实际切削深度增大,影响工件的尺寸精度。④ 积屑瘤会在工件表面造成“犁沟”现象,影响工件表面粗糙度。⑤积屑瘤的碎片会粘结或嵌入工件表面造成硬质点,影响工件已加工表面的质量。由上述分析可知,积屑瘤对切削加工,特别对精加工是不利的。3) 控制措施不使切屑底层材料与前刀面发生粘结或变形强化,即可避免积屑瘤的产生为此日的可采取如下措施。① 减小前刀面的粗糙度。② 增大刀具的前角。③ 减小切削厚度。④ 采用低速切削或高速切削,避开容易形成积屑瘤的切削速度。⑤ 对工件材料进行适当的热处理提高其硬度,减小塑性。⑥ 采用抗粘结发性能好的切削液(如含硫、氯的极压切削液)。
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    刀具按磨损形式可分
    前刀面损在以较大的速度切削塑性材料时,前刀面上靠近切削力的部位,在切屑的作用下,会磨损成月牙凹状,因此也称为月牙洼磨损。在磨损初期,刀具前角加大,使切削条件有所改善,并有利于切屑的卷曲折断,但当月牙洼进一步加大时,切削刃强度大大削弱,*终可能会造成切削刃的崩碎毁损的情况。在切削脆性材料,或以较低的切削速度及较薄的切削厚度切削塑性材料时,一般不会产生月牙洼磨损。刀尖磨损刀尖磨损为刀尖圆弧的后刀面及邻近的副后刀面上的磨损,它是刀具上后刀面的磨损的延续。由于此处的散热条件差,应力集中,故磨损速度要比后刀面快,有时在副后刀面上还会形成一系列间距等于进给量的小沟,称为沟纹磨损。它们主要由于已加工表面的硬化层及切削纹路造成的。在切削加工硬化倾向大的难切削材料时,*易引起沟纹磨损。刀尖磨损对工件表面粗糙度及加工精度影响*大。后刀面磨损在很大切削厚度切削塑性材料时,由于积屑瘤的存在,刀具的后刀面可能不与工件接触。除此之外,通常后刀面都会与工件发生接触,而在后刀面上形成一道后角为0的磨损带。一般在切削刃工作长度的中部,后刀面磨损比较均匀,因此后刀面的磨损程度可用该段切削刃的后刀面磨损带宽度VB来衡量。 由于各种类型的刀具在不同的切削情况下几乎都会了发生后刀具破损,特别是切削脆性材料或以较小的切削厚度切削塑性材料时刀具的磨损主要是后刀面磨损,而且磨损带的宽度VB的测量比较简便,因此通常都用VB来表示刀具的磨损程度。VB愈大,不但会使切削力增大,引起切削振动,而且会影响刀尖圆弧处的磨损,从而影响加工精度及加工表面质量。
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    机床铣刀寿命预测
    在机械加工时,刀具破损会降低零件尺寸精度和表面完整性,当刀具磨损严重时,甚至会引起刀具破损,造成工件报废和损坏机床。因此刀具磨损监测和剩余寿命预测对于保证加工质量、提高生产效率具有重要意义。利用激光非接触测振手段,获取监测信号,从中提取时域、频域和时频域特征,从而进行数据分析,判断刀具磨损程度,作为刀具能否继续使用的数据支撑。连接好单点激光测振仪硬件,将激光打到被测物体表面(高温),根据现场要求调整测量距离,调整激光焦距和方向,开始测试;测量点为旋转刀具的刀柄,故所测得数据为轴的安装偏心引起的振动的和铣削振动合成量,轴转速为6000r/min,故在频谱上可见100Hz主频;是某刀具运行铣削初期的时域及频域图,主频为100Hz,其他倍频次之(幅值相对较小),分析因为铣刀在铣削初期,基本没有发生磨损,所以主频为转频,如下图;更换同一型号,另外一个刀具样品进行测试,发现主频由100Hz变为800Hz,分析该刀具出现了8倍转速通过频率,该频率可能为刀刃开刃产生的刀片通过频率。同时对应的铣削加工质量也变差,为到头处刀刃的加工质量,已出现材料的挤压和拉伸变形,为正常刀的加工质量,图中切削痕迹明显易见分析刀具样品二主频800Hz原因为:铣刀为四刃刀,当出现先磨损和缺角时,将变为8刃刀,在6000r/min刀的工作主频为800Hz刀片通过频率,工作转频100Hz次之。
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