基于紅外溫度測量的刀具狀態(tài)識別研究.pdf

1、在金屬切削加工中，刀具會不可避免地會發(fā)生磨損或破損。刀具磨損或破損會使零件的加工精度下降，零件表面粗糙度及表層質(zhì)量惡化，嚴(yán)重時將使刀具失去切削能力，甚至危及機(jī)床設(shè)備。因此，研究刀具狀態(tài)在線監(jiān)控不僅具有重要的理論意義而且還有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。刀具狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的成功應(yīng)用的基礎(chǔ)是找出與刀具狀態(tài)有較好對應(yīng)關(guān)系的特征量，從這些特征量中提取的特征信息能夠識別刀具狀態(tài)。盡管近十年來，國內(nèi)外對刀具狀態(tài)監(jiān)控做了大量的探索研究，但在實(shí)際切削加工過程中，由于現(xiàn)場

2、工況的變化與工件材料的不均勻性，很難找到與刀具狀態(tài)對應(yīng)較好的特征量。刀具磨損與切削溫度有著密切的關(guān)系，隨著刀具磨損的增加，切削溫度會相應(yīng)升高。本文擬采用紅外遠(yuǎn)程測溫方法，對不同刀具狀態(tài)下測得的表面切削溫度進(jìn)行分析，探索切削溫度隨刀具狀態(tài)變換的規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)基于切削溫度的刀具狀態(tài)監(jiān)控作理論準(zhǔn)備。 本文研究針對端銑削加工。首先基于紅外測溫原理，建立了刀具監(jiān)控系統(tǒng)，并對刀具監(jiān)控系統(tǒng)的紅外測溫誤差進(jìn)行了研究。然后，通過建立銑刀的三維模型并

3、確定銑刀溫度場的邊界條件，分析了銑刀前刀面在穩(wěn)定銑削狀態(tài)下的溫度分布情況，試驗(yàn)研究表明刀具表面溫度變化能夠反映切削區(qū)溫度的變化，因此可以通過測量刀具表明溫度監(jiān)控刀具磨損狀態(tài)。本文還通過刀具壽命試驗(yàn)，探索了刀具磨損過程。通過試驗(yàn)研究了銑削參數(shù)、刀具磨損等因素對刀具的表面切削溫度的影響規(guī)律。試驗(yàn)表明表面切削速度v、進(jìn)給量fz、徑向切寬aw的增大都會使刀具的表面切削溫度增高。其中，切削速度v對表面切削溫度的影響最大，進(jìn)給量fz其次，徑向切寬a