刀具的磨損不僅影響機(jī)床的切削狀態(tài)益爽，而且與工件加工質(zhì)量密切相關(guān)，因此刀具狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是保證加工質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施艾抠，而刀具磨損程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)是刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)企棘。本文通過(guò)分析立銑刀后刀面磨損帶的磨損規(guī)律及特點(diǎn)，研究了后刀面和副后刀面磨損帶寬度VB和磨損帶面積AVB在銑刀漸進(jìn)磨損過(guò)程中的變化特點(diǎn)惑妒，提出了衡量刀具磨損程度的兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)射传。

　　1． 銑刀磨損量的評(píng)價(jià)指標(biāo)

　　刀具后刀面的磨損對(duì)加工精度和切削力的影響較前刀面更為顯著。由于后刀面磨損量比較容易測(cè)量泛驰，因此在刀具管理和金屬切削研究中域曼，多按后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達(dá)到的最大值(通常以VB表示)來(lái)制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。ISO制定了外圓車(chē)刀使用壽命實(shí)驗(yàn)中的刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)寺帽，但該標(biāo)準(zhǔn)只適用于切削實(shí)驗(yàn)俱篡。在實(shí)際加工過(guò)程中，存在許多影響刀具磨損的不可預(yù)見(jiàn)和難以控制的因素凸协。雖然可將銑刀的每一刀齒看成一把車(chē)刀颤枪，但銑刀的磨損比車(chē)刀的磨損更為復(fù)雜，在不同的切削條件下將產(chǎn)生不同的磨損方式淑际。因此畏纲，ISO制定的刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)很難在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明春缕，影響刀具后刀面磨損帶的因素很多盗胀，如加工條件、工件材料锄贼、刀具安裝票灰、機(jī)床性能、刀具幾何角度等咱娶，僅以刀具后刀面磨損帶中間部分磨損量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)很難真實(shí)米间、準(zhǔn)確和完整地評(píng)價(jià)刀具磨損狀態(tài)。圖1為在兩種不同加工條件下(①主軸轉(zhuǎn)速n=360r/min膘侮，切削寬度Rd=9mm屈糊，切削深度Ra=2mm，每齒進(jìn)給量ft=0.0933mm/齒琼了；②主軸轉(zhuǎn)速n=420r/min潦故，切削寬度Rd=9mm，切削深度Ra=4mm键切，每齒進(jìn)給量ft=0.1190mm/齒庐穴。

　　為了更準(zhǔn)確地判斷銑刀磨損情況，可采用后刀面磨損帶面積AVB作為衡量刀具磨損程度的另一個(gè)指標(biāo)，主要基于以下原因：

　　1）銑刀為多切削刃刀具蝇硅，以斷續(xù)切削方式工作榛蜻，每個(gè)刀齒的磨損模式、磨損帶形狀都不一致翁漠，因此銑刀磨損比車(chē)刀磨損更為復(fù)雜盅力。VB僅為磨損帶的一維度量值，而磨損帶面積AVB是磨損帶的二維度量值舆焕，能更準(zhǔn)確地反映磨損帶的真實(shí)狀況按任。

　　2）加工條件、切削材料的多樣性使磨損帶形狀經(jīng)常變化棍详。軸向切削深度的變化會(huì)影響磨損帶的長(zhǎng)度和寬度杠滓，有可能造成磨損帶寬度不變而長(zhǎng)度變化的情況。VB只能反映磨損帶寬度的變化冒萄，無(wú)法反映磨損帶長(zhǎng)度的變化臊岸，而AVB則可反映磨損帶長(zhǎng)度和寬度兩個(gè)方向的變化。

　　3）目前對(duì) VB和磨損帶尺寸(計(jì)算AVB需要多個(gè)尺寸)的測(cè)量都只能采用離線測(cè)量方式尊流，還無(wú)法通過(guò)在線測(cè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)銑刀的磨損及破損情況扇单。因此，測(cè)量多個(gè)磨損帶尺寸可使采用間接測(cè)量法監(jiān)測(cè)刀具磨損奠旺、破損具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。

　　AVB的計(jì)算可簡(jiǎn)化為三角形磨損帶施流、梯形磨損帶响疚、多邊形(可簡(jiǎn)化為正方形)磨損帶三部分。AVB的計(jì)算可簡(jiǎn)化為三角形磨損帶和梯形磨損帶兩部分瞪醋。

　　2 ．小直徑立銑刀漸進(jìn)磨損過(guò)程試驗(yàn)

　　1）試驗(yàn)條件

　　加工機(jī)床：XHK5140立式加工中心忿晕；工件材料：鑄鐵、鑄鋼(尺寸190mm×90mm×50mm)银受；刀具：φ直柄立銑刀践盼，螺旋角θh=30°，刀齒數(shù)Nf=3宾巍；不使用切削液因摸；用JC10型讀數(shù)顯微鏡測(cè)量每一刀齒后刀面和副后刀面磨損帶尺寸。

　　2）試驗(yàn)方法

　　用20把新銑刀叭蜂，每5把銑刀分為一組侦滩，分別對(duì)應(yīng)表1所示的5組切削用量進(jìn)行銑刀漸進(jìn)磨損過(guò)程試驗(yàn)，每把銑刀從新刀開(kāi)始切削唬研，直至刀具磨鈍(或破損假祝、折斷)為止，其間每隔一定時(shí)間測(cè)量如圖1a(或b)和圖2所示的刀具尺寸，每組試驗(yàn)重復(fù)4次虎内。在新刀時(shí)以及刀具急劇磨損階段燕汗，測(cè)量刀具后刀面和副后刀面磨損帶尺寸的間隔時(shí)間應(yīng)短一些；在刀具正常磨損階段诅挖，測(cè)量間隔時(shí)間可稍長(zhǎng)一些枣惨。

　　3）試驗(yàn)結(jié)果

　　切削參數(shù)進(jìn)行銑刀漸進(jìn)磨損過(guò)程試驗(yàn)，計(jì)算Ai和RAi懒潘。在4種不同加工條件下胚茴，立銑刀的磨損過(guò)程與每個(gè)刀齒后刀面及副后刀面的磨損帶面積和磨損帶寬度的關(guān)系分別如圖3～6所示。1必尼、2蒋搜、3分別表示后刀面的第一齒、第二齒和第三齒判莉，4豆挽、5、6分別表示副后刀面的第一齒券盅、第二齒和第三齒帮哈。

　　初期磨損階段的磨損曲線斜率較大。由于刃磨后新刀的后刀面與加工表面間的實(shí)際接觸面積小锰镀，壓強(qiáng)大娘侍，故磨損很快；新刃磨后刀面上的微觀粗糙度也加劇了磨損泳炉。從圖3～6中可以看出憾筏，對(duì)應(yīng)于不同的加工條件，初期磨損階段經(jīng)歷的時(shí)間不同(從幾分鐘到幾十分鐘)花鹅，初期磨損量的大小也不相同氧腰。

　　正常磨損階段是刀具工作的有效階段，磨損曲線基本上是一條向上的斜線呐缸，其斜率代表刀具正常工作時(shí)的磨損強(qiáng)度三钦。刀具經(jīng)過(guò)初期磨損后，后刀面上被磨出一條狹窄的不規(guī)則磨損帶疫谱，壓強(qiáng)減小做堂，故磨損量的增加也減緩，且比較穩(wěn)定嚣惭。磨損帶形狀與切削參數(shù)校惧、工件材料、刀具材料和幾何參數(shù)等因素有關(guān)皂汞。

　　急劇磨損階段的磨損曲線斜率很大竣篷，即磨損強(qiáng)度大尼软。刀具經(jīng)過(guò)正常磨損階段后，切削刃顯著變鈍傲丹，切削力增大便透，切削溫度升高；此時(shí)刀具如繼續(xù)工作酬俯，不但不能保證加工質(zhì)量航厚，且刀具材料消耗增多，加工成本上升锰蓬。因此應(yīng)避免使刀具發(fā)生劇烈磨損幔睬。

　　b. 后刀面磨損帶面積AVB作為衡量刀具磨損程度的另一個(gè)指標(biāo)，比后刀面磨損帶寬度VB能更真實(shí)芹扭、準(zhǔn)確和完整地評(píng)價(jià)刀具磨損狀態(tài)麻顶。因?yàn)榱姷兜闹髑邢魅惺菆A柱面上的螺旋切削刃，在切削刃參加工作的各點(diǎn)上切削載荷不均勻舱卡，后刀面磨損也不均勻辅肾。在刀尖部分，由于強(qiáng)度和散熱條件較差轮锥，磨損較為劇烈矫钓。在切削刃上靠近工件外表面處，強(qiáng)度和散熱條件較好舍杜，磨損較輕微新娜，磨損帶寬度也較小。磨損帶形狀及磨損模式與許多因素有關(guān)既绩，切削深度不同伤刑，磨損帶的中間位置也不同，因此用VB表示刀具磨鈍程度和制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)不能完整鹤曼、準(zhǔn)確地衡量刀具磨損狀態(tài)。而后刀面磨損帶面積AVB在計(jì)算時(shí)即考慮了整個(gè)磨損帶的變化情況榨狐，考慮了因加工條件和刀具安裝等因素的改變(或誤差)而引起的磨損帶改變暇创，因此能比較真實(shí)地反映銑刀的磨損狀態(tài)。從圖中還可以看出咱漱，當(dāng)?shù)毒哌_(dá)到急劇磨損階段時(shí)屈腻，切削過(guò)程與磨損帶面積的曲線斜率比切削過(guò)程與磨損帶寬度的曲線斜率大，表明磨損帶面積比磨損帶寬度增加更快温履，因此磨損帶面積比磨損帶寬度能更準(zhǔn)確地反映刀具磨損狀態(tài)姑王。

　　c. 立銑刀加工一般不能沿軸向進(jìn)給，因此立銑刀副切削刃(端面上的切削刃)和副后刀面所受切削載荷較小亥护。副后刀面的磨損主要是由加工過(guò)程中刀具與工件的摩擦造成的盆战，磨損帶形狀呈三角形粗排，隨著刀具磨損的增加，三角形磨損帶不斷加大诈火。刀齒副后刀面的磨損帶面積和磨損帶寬度的變化曲線也存在與車(chē)刀磨損過(guò)程類似的三個(gè)階段兽赁，即初期磨損、正常磨損和急劇磨損階段冷守。

　　加工方式和切削條件的多樣性使刀具磨損狀態(tài)的評(píng)價(jià)復(fù)雜化刀崖。從磨損帶的一維和二維度量?jī)蓚€(gè)方面評(píng)價(jià)磨損狀態(tài)。通過(guò)切削試驗(yàn)與研究分析拍摇，證明這種評(píng)價(jià)方法在生產(chǎn)中是切實(shí)可行的亮钦。

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