刀具磨破损新型传感器理论与方法研究

该项成果主要应用于FMS、CIMS等自动化加工过程中刀具破磨损的实时在线监测领域。研究出的新型AE传感器是利用刀具破磨损时产生的声发射（弹性波）能在流体中传播的原理（声呐原理），在NC加工中心机床的润滑、冷却液流通的管路端部，安装能将机械弹性波转换成电信号的压电敏感元件及相应的放大电路。当刀具磨破损时，AE信号以与冷却液流动相反的方向传递到传感器，然后在进入监测仪进行分析处理。这种传感器不仅安装十分方便，而且由于AE信号在流体中属单纯纵波传播，信号传递路线短，传递途中无复杂的接触界面，因而灵敏度高，抗干扰能力强。 2100433B

监测原理监测参量的选取监测原理监测原理框图监测刀具磨损和破损的方法很多，可分为直接测量法和间接测量法两大类。直接测量法主要有：光学法、接触电阻法、放射性法等。间接测量法主要有：切削力或功率测量法，刀具和工件测量法，温度测量法，振动分析法，AE法，电机电流或功率测量法等。

比较现有的刀具磨损和破损的监测方法，各有优缺点，我们选取声发射(AE)和电机电流信号作为监测参量。这是因为AE信号能避开机加工中噪声影响最严重的低频区，受振动和声频噪声影响小，在感兴趣区信噪比较高，便于对信号进行处理。响应速度快，灵敏度高;但重负荷时，易受干扰。而电机电流信号易于提取，能适应所有的机加工过程，对正常的切削加工没有影响，但易受干扰，时间响应慢，轻负荷时，灵敏度低。这样，同时选AE和电机电流为监测信号，就能利用这2个监测量的各自长处，互补不足，拓宽监测范围，提高监测精度和判别成功率。 2100433B

雕刻刀具刀具材料

在刀具修磨中常见的刀具材料有-高速钢(HSS)、粉末冶金高速钢PM-HSS)、硬质合金(HM)及PCD、CBN等超硬材料。高速钢刀具锋利、韧性好，硬质合金刀具硬度高但韧性差。硬质合金刀具的密度明显大于高速钢刀具。这二种材料是钻头、绞刀、铣刀和丝锥的主要材料。粉末冶金高速钢的性能介于上述二者材料之间，主要用于制造粗铣刀和丝锥。

高速钢刀具因材料韧性好，故对碰撞不太敏感。但硬质合金刀具硬度高而脆，对碰撞很敏感，刃口易蹦。所以，在修磨过程中，必须对硬质合金刀具的操作和放置十分小心，防止刀具间的碰撞或刀具摔落。

雕刻刀具刀具磨床

由于刀具材料很硬，所以，一般只能采用磨削来改变其外形。在刀具的制造、修磨中常见的刀具磨床有以下几种-

1磨槽机-磨钻头、立铣刀等刀具的槽或背。

2磨顶角机-磨钻头的锥形顶角。

3修横刃机-修正钻头的横刃。

4手动万能刀具磨床-磨外圆、槽、背、顶角、横刃、平面、前刀面等。常用于数量少、形状复杂的刀具。

5五轴联动CNC磨床-功能由软件确定。一般用于修磨数量大、精度要求高、但不复杂的刀具，如钻头、立铣刀等。

雕刻刀具1磨粒

不同材质的砂轮磨粒适合于磨削不同材质的刀具。刀具的不同部位需要使用的磨粒大小也不同，以确保刃口保护和加工效率的最佳结合。

氧化铝-用于磨HSS刀具。砂轮价廉，易修正成不同的外形用于修磨复杂的刀具。

碳化硅-用于修正CBN砂轮和金刚石砂轮。

CBN(立方碳化硼)-用于磨HSS刀具。价高，但耐用。国际上，砂轮用B来表示，如B107,其中107表示磨粒直径的大校

金刚石-用于磨HM刀具，价高，但耐用。砂轮上用D来表示，如D64,其中64表示磨粒直径的大校

雕刻刀具2形状

为了方便磨削刀具的不同部位，砂轮应有不同的形状。最常用的有-

-平行砂轮(1A1)-磨顶角、外径、背等。

-碟形砂轮(12V9, 11V9)-磨螺旋槽、铣刀的主、副切削刃，横刃等。

砂轮经过一段时间的使用后需要修正其外形(包括平面、角度及圆角R)。砂轮必须经常用清理石把填充在磨粒间的切屑清理掉以提高砂轮的磨削能力。