基于刀具温度测量的刀具磨损状态监控研究

摘要

为提高金属切削过程中的刀具使用寿命、提高加工效率,需要实时监控刀具磨损状态。通过建立不同磨损量的刀具模型进行切削仿真,获得不同刀具磨损量下的切削温度。以硬质合金刀具切削316不锈钢为例,首先从理论上分析切削过程中的切削热传递过程、刀具磨损过程和磨损机理,在此基础上运用Abaqus软件建立有限元切削仿真模型,通过改变速度、切深等切削参数,找到切削温度与刀具磨损之间的关系,为实际切削提供理论依据。研究结果表明,在切削过程中,切削力与切削温度变化趋势表现出一致性,切削热主要集中于切屑与前刀面接触区域及刀尖区域,在切削过程中切削力分布不均匀。在切削参数中,背吃刀量对切削力和切削温度的影响最为显著,前刀面磨损量次之。在刀具剧烈磨损之后,刀尖温度上升了11.32%,主切削力上升了12.5%,说明随着前刀面磨损量的增加,切削温度不断升高,切削力不断增大,刀尖温度也随着速度和背吃刀量的增加而升高。因此,在切削过程中要合理选择切削参数,及时监测刀具磨损情况。