资讯动态
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    刀具电流与功率信号
    当刀具破损时,切削力会增大,导致切削功率增大,机床的电机电流和负载功率增大。所以,电机的负载功率、电流电压的相位差以及波形变化等参数可以反映刀具磨损的信息。电流与功率信号的刀具磨损监测归根到底是切削力的刀具磨损监测,但相比于切削力的刀具磨损监测,电流与功率信号的刀具磨损监测具有成本低、传感器安装方便的优点。Lin X.等提出了一种基于顺序主轴电流信号的刀具状态监测方法,并应用支撑向量机进行刀具破损识别;Pal S.等利用小波包树和主成分分析从电机电流中提取刀具磨损敏感特征,训练了一个人工神经网络,将切削条件与刀具磨损特征相关联,从而可以根据切削条件预测刀具磨损量;提出了一种基于主成分分析(PCA)与支撑向量机相结合的刀具磨损状态监测模型,通过功率传感器采集切削过程中的电流和功率信号,采用PCA对采集的参数进行特征提取,选择对刀具磨损状态影响*大的主成分作为支撑向量机的输入样本,实现对刀具磨损状态的准确识别。但是也存在一些缺点,例如由于是通过电流与功率反映切削力变化进而间接反映刀具磨损状态,所以对于刀具磨损的敏感度较低;此外,采用电流传感器会有延迟效应。多种信号结合的监测单一信号的监测已广泛应用于刀具磨损监测,然而单一的传感信号有各自的缺陷以及易受到加工参数、机床刚度、工件材料特性以及周围环境噪声的影响。为了避免这种影响,多个传感器信号的刀具磨损监测方法逐渐被广泛采用。每种信号对于不同刀具磨损的状态敏感度有所不同,所以一种信号对于某个刀具磨损状态的敏感度损失可以被另一种信号弥补,从而提高刀具磨损状态分类精度,这是多种信号结合的监测手段被应用的*主要原因。
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    关于刀具磨损之“不良”磨损
    刀具磨损是切削加工中基本的问题之一。了解刀具磨损的形式和原因,可以帮助大家在日常作业中延长刀具使用寿命,避免施工异常。钢质刀体冲蚀严重 状况:相对于刀尖,钢质刀体和垫片已经严重磨损。从图片可以看出,刀具旋转状况良好。原因和结果:导致这种形态磨损的原因之一是在大行走速度下铣刨松软材质。这种铣刨条件往往会导致刀体磨损严重,刀尖磨损轻微。解决办法:一是使用刀体较大或刀尖直径较大的刀具;二是降低铣刨时的行进速度。刀尖断裂原因和结果:首先可能是机械过载,例如被铣刨的路面上有不能被铣切或破碎的坚硬物体或材料,如钢筋、大石块或井盖等。其次可能是铣刨过程中因热量聚集过多导致的热过载,刀头铣切时洒水量不足会导致这种状况。解决办法:因机械过载导致的损坏难以避免,因为在铣刨之前大家不能够探测出路面基层中的钢筋或者大石块。为避免热过载,应该检查洒水系统(水泵、喷洒梁及其零部件,如喷嘴和滤清器等)。另一个可能的解决办法是降低铣刨机的行进速度,因为行进速度以及铣刨鼓的转速决定了刀具的铣切长度。铣切长度越长,摩擦力越大,这也会*终导致刀具过热。当可能会出现高冲击负荷时,使用GENERATION Z刀具也可以达到较好的效果。遭受巨大冲击负荷时,由于它的韧性和抗冲击能力显著提高,碳化物刀尖的低硬度也相对提高。过度纵向磨损状况:刀具完全磨损,已超出*大使用寿命,因为刀具上已经没有任何用于铣刨的碳化物材料。没有垫片和刀头的保护,或许刀座已被严重损坏。原因和结果:刀具早已过度磨损,但是发现太晚。解决办法:为防止错过更换刀具的*佳时间,铣刨作业暂停时应进行常规检查。旋转不佳状况:图片中是配有铅笔状刀尖的刀具,刀头和刀尖发生了严重偏磨,这很可能是刀头旋转不充分导致的。原因和结果:旋转不充分的原因之一是刀座内孔存有异物,供水不足时也会发生这种情况。另一个原因可能是刀座过度磨损导致刀头旋转不佳。解决办法:首先,检查洒水系统的状况。其次,更换刀头时,必须清洁刀座内孔,并确保刀座的接触面没有发生偏磨。卡簧磨损状况:此图是一个传统型卡簧,因其设计(不带双向止动功能)问题,长时间使用后会发生变形。原因和结果:刀具使用时间过长。即使从刀头和刀尖无法看出,从垫片和卡簧的磨损程度也可以判断出来。解决办法:为普遍降低这种风险,维特根刀具都采用了双向止动功能(精确控制纵向间隙)。
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    加工使用的刀片如何来判断是否需要替换?
    在刀片有破损的情况下肯定是要替换正在使用的刀片之外,其实在其他的情况下也需要替换刀片。比如:加工后的工件尺寸超出了标准的允许范围、加工后工件的表面不符合加工面粗糙度要求等情况。而且在发生这些情况时,刀片刀尖也一般会有摩损和崩损的情况发生。就算刀尖的损伤一般肉眼比较难以判断,大家可以使用放大镜来确定损伤情况。刀尖损伤为什么也会影响加工的工件的表面粗糙度和尺寸呢?其实刀尖有损伤的时候也意味着刀片的锋利性减弱,这样的刀尖加工的工件表面是凹凸不平的。就像,刨刀在加工木材的时候,如果刀的状况不好是会影响到加工的木材的表面的平滑的。关于工件的尺寸,如果刀片在加工时后刀角发生摩损,那么会影响到刀尖的位置,如果刀尖的位置后退了10μm的话,那么加工时的切深量会减少一倍。大家来看下面这张图↓而且,不光是后刀面摩损会造成影响,月牙洼摩损也会造成加工问题。如果产生月牙洼磨损一直不处理的话,可能会造成刃尖直接崩损的情况,如果崩损的情况再继续使用下去的话,不仅是刀片,连车刀杆也会发生损坏,还是需要注意这一点的。那么替换刀片的时机如何把握呢?如果刀具发生损伤对加工的工件也会造成影响,所以要在这之前就替换掉刀具。当然,*主要的还是要尽量不发生刀具的损伤,所以刀具的耐摩损性能很大程度上影响了刀具的品质。而且在加工时经常观察刀具是否受损还是很麻烦的事情,所以在加工时决定加工多少个之后替换刀具是*好的办法,这就需要稳定加工的刀具,而且刀具寿命延长可以加工更多的工件,所以可以稳定加工并且长寿命才是检测刀具品质的标准。
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    木材切削原理与木工刀具
    木工刀具的切削对象是木材和人造板。木材是由多种复杂有机物质组成的复合体其中绝大部分是高分子化合物或复合物。木材除了含有纤维素、半纤维素、木素之外还含有水分和各种浸提物,包括生物碱及有机弱酸(单宁、醋酸、多元酚类化合物等弱酸),有些树种还含有石英砂(SiO2)等。木质人造板,如纤维板、刨花板、石膏刨花板、胶合板和细木工板等,还添加了各种胶合材料(如胶黏剂、水泥、石膏等)、固化剂和缓凝剂等。因此,木工刀具的加工对象是多组分的、复杂的混合体。当刀具在切削时,如同将刀具置于复杂的介质中,既有造成刀具机械擦伤的硬质点,即节子、树脂、石英砂、胶合材料,又有引发刀具产生化学腐蚀的酸性介质,还有促进刀具和工件材料相互作用的切削温度、切削压力和水分等环境因素。因而,刀具磨损实质是刀具与工件材料发生机械、热和化学腐蚀作用,刀具前后面的金属材料不断损失的过程。刀具磨损越大,工件表面的材料被搓起、撕裂和挖切就越利害,工件表面质量降低。刀具破损到定程度时,切削过程不得不中断,增加换刀、磨刀的次数和机床的停机频率,降低了机床的使用效率。因此,提高刀具耐磨性具有重要的实用价值。使用已磨损的刀具继续切削时,会引起加工面质量的下降及尺寸精度的下降,并导致切削力的增大。因此,在刀具达到一定的磨损开始到不能满足加工者对质量精度的要求,这一段时间或切削距离被称为刀具寿命。
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    刀具切削速度与厚度
    切削速度为了保持切削区内的切屑厚度和温度与刀具在满刀切削时的值相等,刀具供应商制定了补偿系数,用于在刀具啮合量百分比减小时增加切削速度。从热负荷角度来看,啮合弧小,切削时间可能不足以产生*大刀具寿命所需的*低温度。增加切削速度通常会产生更多的热量,将小啮合弧与更高的切削速度相结合有助于将切削温度提升至所需的水平。更高的切削速度会缩短切削刃与切屑接触的时间,从而减少传入刀具的热量。总体而言,更高的切削速度会减少加工时间并提高生产率。另一方面,更低的切削速度会降低加工温度。加工中产生的热量过多,降低切削速度可将温度降至可接受的水平。切削厚度切屑厚度会对热量和刀具寿命产生极大的影响。切屑厚度过大,造成的重负荷会产生过多的热量和切屑,甚至导致切削刃断裂。切屑厚度过小,切削过程只在切削刃的较小部分上进行,而增加的摩擦和热量会导致迅速的磨损。铣削中产生的切屑的厚度会随着切削刃进出工件而不断变化。因此,刀具供应商采用“平均切屑厚度”的概念来计算旨在保持*高效切屑厚度的刀具进给量。确定正确的进给量所涉及的因素包括:刀具的啮合弧或径向切削深度以及切削刃的主偏角。啮合弧越大,产生理想平均切屑厚度所要求的进给量就越小。同样,刀具的啮合弧越小,获得相同切屑厚度就需要更高的进给量。刀具的切削刃主偏角也会影响进给要求。当切削刃偏角为 90°时,切屑厚度*大,因此,为了达到相同的平均切屑厚度,减小切削刃主偏角就需要提高进给量。
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