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    刀具机器视觉检测原理
    以机器视觉为基础的、非接触式刀具磨耗判定辅助系统,是以刀具的磨耗量判定更换刀具的时机。在此系统中,首先对假设好的刀具取像;之后分为2个阶段,第1阶段为影像处理,第2阶段为磨耗判定。影像处理阶段包括影像摄取驱动与控制及影像处理。磨耗判定阶段直接依照定位结果进行磨耗量的计算及磨耗分类,由此设计出一套完整的辅助系统。原文主要是探讨刀具破损的改变,只要取得刀具的轮廓,利用LED环形光源对模拟工作台上的刀具取像,扫描影像的方向是由上往下,由左往右,依序搜索特征范围。刀具磨损磨耗的判定刀具磨耗的实际影像分为正常磨耗和异常磨耗。就正常磨耗而言,刀具的磨耗影像经影像处理后,可清楚地看出磨耗的区域变成黑色,原文将搜寻其特征,并进一步计算磨耗量。异常磨耗经常是由刀具的断裂和缺损所造成,磨耗的范围也较不规则,且无法经由黑色区域来判断。在计算磨耗量时,对于正常磨耗的刀具,对黑色像素点进行编号,即利用黑色像素点的总数量作为磨耗量大小的判定;针对异常磨耗的磨耗量,则对濒临报废的刀具的判定是依据框选后的像素面积大小,若大于该像素面积,则判定该刀具已报废;反之,则判定该刀具未报废。判断出刀具报废与否,即可利用该结果对操作程序做进一步修正。若该刀具已达到报废标准,则马上更换新的刀具;反之,则将依照其磨耗程度作为操作流程上调节刀具进给量大小的依据。
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    刀具破损的主要原因与解决方案
    刀具破损的主要原因有很多,以下列出了一些常见的原因以及相应的解决方案:1.切削速度过高:解决方案:降低切削速度,选择合适的切削参数,确保刀具在安全的 速度范围内工作。2.切削力过大:解决方案:减少进给量和切削深度,确保刀具承受的负荷合适。可以尝 试使用高性能刀具,这些刀具具有更高的强度和刚性。3.刀具材料选择不当:解决方案:根据加工材料的硬度和切削条件选择合适的刀具材 料。例如,硬质合金刀具适用于高硬度材料,高速钢刀具适用于低硬度材料。4.刀具涂层不当:解决方案:选择合适的涂层类型,以降低摩擦系数,提高刀具寿命。 例如, TiN、TiCN 或AICrN 涂层可提高刀具的耐磨性和抗磨损性能。5.冷却润滑不足:解决方案:确保冷却液充足且正确使用,提高切削过程中的润滑效 果。可以考虑使用喷雾冷却系统或高压冷却系统。6.刀具磨损过快:解决方案:定期检查刀具磨损情况,根据需要及时更换刀具。可以使 用自动换刀系统以提高生产效率。7.切削振动过大:解决方案:减小切削参数,优化工艺条件,提高刀具和工件的刚性。 可以使用阻尼刀柄或动态平衡刀柄来减小振动。8.刀具安装不正确:解决方案:确保刀具正确安装在刀柄或刀库中,避免误装或过紧。 注意保持刀柄和刀具的清洁,以确保良好的接触。9.缺乏定期维护和检查: 解决方案:定期检查刀具、刀柄和刀库的磨损情况,根据需要 进行更换或维修。建立刀具管理系统,确保刀具维护和更换的规范化。
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    对刀具寿命有多大影响?
    01啮合弧度由于铣削过程的间歇性质,切削齿只在部分加工时间内产生热量。切削齿的切削时间百分比由铣刀的啮合弧决定,而啮合弧则受到径向切削深度和刀具直径的影响。不同铣削工艺的啮合弧也不同。在槽铣中,工件材料包围一半的刀具,啮合弧是刀具直径的 100%。切削刃一半的加工时间都花在切削上,因此热量迅速积聚。在侧铣中,相对较小的刀具部分与工件啮合,切削刃有更多的机会向空气中散热。02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。03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小编V:UG5209*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。04切削刃槽型铣刀刀体的几何角度和切削刃有助于控制热负荷。工件材料的硬度及其表面状况决定刀具前角的选择。正前角的刀具产生的切削力和热量较小,同时还可使用更高的切削速度。但是,正前角刀具比负前角刀具薄弱,负前角刀具可产生更大的切削力和更高的切削温度。切削刃的槽型可以引起和控制切削作用及切削力,从而影响热量的产生。刀具与工件接触的刃口可以进行倒角、钝化或是锋利的。经过倒角或钝化的刃口强度更大,产生的切削力更大、热量更多。锋利的刃口,可以减小切削力并降低加工温度。
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    影响切削区热量的因素
    金属切削在切削区内产生的温度高达 800 至 900 ℃,在该切削区内,切削刃会促使工件材料变形并将其切除。在连续车削加工中,热量以稳定的线性方式产生。与此相反,铣刀齿间歇性地切入和切出工件材料,切削刃的温度也会交替地升高和下降。加工系统的元件会吸取金属切削过程中产生的热量。通常,10% 的热量进入工件,80% 进入切屑,10% 进入刀具。*好的情况是切屑带走绝大部分的热量,因为高温会缩短刀具寿命,并损坏所加工的零件。今天,大家就以铣削为例来分析下哪些因素对切削热和刀具寿命有影响,以及如何改善。工件材料的不同导热性以及其它加工因素,都会对热量的分布产生显著影响。当加工导热性较差的工件时,传入刀具的热量会增加。加工硬度较高的材料会比加工硬度较低的材料产生更多热量。在通常下,更高的切削速度会增加热量的产生,更高的进给量会加大切削刃中受高温影响的区域。影响切削区热量的因素:刀片和工件材料的导热性切削速度和进给量切削刃槽型温度水平和梯度在很大程度上决定了刀具破损的类型和程度,以及相应的刀具寿命在以铣削加工为主的断续切削工况中,刀具的啮合弧度、进给量、切削速度、切削刃槽型的选择对热量的产生、吸取和控制都有影响。
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    工件材料对刀具寿命的影响
    在生产实践中,合理选择刀具耐用度的首要因素,是工件材料。下面,大家先容工件材料的影响因素:强度、硬度切削过程中克服材料强度和硬度所消耗的功及产生的热、力和摩擦是造成刀具后刀面磨损和前刀面月牙洼磨损的主要原因。除了材料本身的材料属性,热处理也可以使材料的强度和硬度增加,材料可加工性变差。韧性、塑性韧性和塑性好的材料易生成积屑瘤和产生粘结磨损,积屑瘤和粘结物的脱落加快刀具磨损。韧性好的材料,加工时还会遇到切屑问题的困扰。虽然在开放的加工环境中,切屑不会对工件加工产生影响,但是也会发生缠绕在顶尖或者夹具等设备部件中。加工硬化加工硬化倾向强的材料加剧刀具的沟槽磨损,因削弱刀具强度或降低加工表面质量使刀具失效。为了保证尺寸精度和表面质量而分成粗精两步加工,意外地发现余量较小的精加工工序刀具刃口磨损严重,对粗加工后的不锈钢表面进行金相分析时发现了表面硬化,而导致使材料表面硬化的热量应该就来源于磨损后的粗加工刀具。化学亲和力与刀具材料化学亲和力强的材料,引起粘结和扩散,加剧月牙洼磨损。其中主要指标有:(1)杨氏模量杨氏模量小的材料,材料切除后的反弹量大,加剧刀具后刀面磨损。(2)导热性导热性差的材料,切削区温度高,使刀具强度、硬度降低,造成塑性变形,加剧刀具磨损。(3)金相组织金相组织中的硬质相对刀具寿命产生强力的摩擦磨损;使珠光体球化可以改善材料的可加工性。(4)化学成分化学成分中的合金元素越多、含量越高,材料的可加工性变差;添加易切削元素可改善可加工性。(5)材料变形特性切削变形时剪切角大的材料和碎切削材料,切屑与刀具的接触面积小,切削力集中在刀尖,容易打刀或产生振动。
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