以機器視覺為基礎(chǔ)的、非接觸式刀具磨耗判定輔助系統(tǒng)，是以刀具的磨耗量判定更換刀具的時機。在此系統(tǒng)中，首先對假設(shè)好的刀具取像；之后分為2個階段，第1階段為影像處理，第2階段為磨耗判定。影像處理階段包括影像攝取驅(qū)動與控制及影像處理。磨耗判定階段直接依照定位結(jié)果進行磨耗量的計算及磨耗分類，由此設(shè)計出一套完整的輔助系統(tǒng)。原文主要是探討刀具破損的改變，只要取得刀具的輪廓，利用LED環(huán)形光源對模擬工作臺上的刀具取像，掃描影像的方向是由上往下，由左往右，依序搜索特征范圍。刀具磨損磨耗的判定刀具磨耗的實際影像分為正常磨耗和異常磨耗。就正常磨耗而言，刀具的磨耗影像經(jīng)影像處理后，可清楚地看出磨耗的區(qū)域變成黑色，原文將搜尋其特征，并進一步計算磨耗量。異常磨耗經(jīng)常是由刀具的斷裂和缺損所造成，磨耗的范圍也較不規(guī)則，且無法經(jīng)由黑色區(qū)域來判斷。在計算磨耗量時，對于正常磨耗的刀具，對黑色像素點進行編號，即利用黑色像素點的總數(shù)量作為磨耗量大小的判定；針對異常磨耗的磨耗量，則對瀕臨報廢的刀具的判定是依據(jù)框選后的像素面積大小，若大于該像素面積，則判定該刀具已報廢；反之，則判定該刀具未報廢。判斷出刀具報廢與否，即可利用該結(jié)果對操作程序做進一步修正。若該刀具已達到報廢標(biāo)準(zhǔn)，則立即更換新的刀具；反之，則將依照其磨耗程度作為操作流程上調(diào)節(jié)刀具進給量大小的依據(jù)。

導(dǎo)致刀具磨耗的主要因素是切削溫度。切削時，由于切削溫度力相當(dāng)高，導(dǎo)致刀具的硬度降低，產(chǎn)生變形，逐漸使刀具失去切削能力或使刀口形狀改變，從而造成切削尺寸改變，使實際切削量比預(yù)定切削量要小，且加工面會全部或部分由光滑面變?yōu)榇植诿妫€會產(chǎn)生切削力增大、切削溫度升高、切削性能改變、積屑范圍增大以及動力消耗增加等現(xiàn)象。而刀具的磨耗方式主要是摩擦式、熔鑄式、擴散式、化學(xué)式及電解式磨耗。刀具的磨耗性能可按照正常及異常來分類。傳統(tǒng)切削刀具的使用壽命結(jié)束可歸結(jié)于刀具磨耗逐漸增加，導(dǎo)致刀具破壞或刀具切削刀口突然破損。刀具破損將使切削工件表面品質(zhì)降低，采用直接或間接測感技術(shù)監(jiān)控刀具的表面品質(zhì)，可判斷切削刀具是否即將結(jié)束使用壽命。從圖中可以看出，刀具面磨耗幾何外觀形狀可分為A、B、C 3個區(qū)域。根據(jù)ISO對刀具使用壽命的定義，如果刀腹磨耗的平均磨耗值VB>0.3mm，或＊大磨耗量VBmax>0.6 mm，則刀具的使用年限已超過刀具的使用壽命。凹陷磨耗發(fā)生于刀具上頂面上，此種磨耗是由于切削過程產(chǎn)生的高溫而造成。

切削速度 對刀具壽命的影響＊大，進給量 次之，背吃刀量 ＊小。這與它們對切削溫度的影響順序完全一致，表明切削溫度與刀具壽命之間有著緊密的內(nèi)在聯(lián)系。切削用量與刀具壽命密切相關(guān)。刀具壽命T定得高，切削用量就要取得低，雖然換刀次數(shù)少，刀具消耗少了，但切削效率下降，經(jīng)濟效益未必好；刀具壽命T定得低，切削用量可以取得高，切削效率是提高了，但換刀次數(shù)多，刀具消耗變大，調(diào)整刀具耗時長，經(jīng)濟效益也未必好。在生產(chǎn)中，確定刀具壽命有兩種不同的原則，按單件時間＊少原則確定的刀具壽命叫＊大生產(chǎn)率刀具壽命；按單件工藝成本＊低的原則確定的刀具壽命叫＊小成本刀具壽命。一般情況下，應(yīng)采用＊小成本刀具壽命。在生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)節(jié)拍不平衡時，可選用＊高生產(chǎn)率刀具壽命。制訂刀具壽命時，還應(yīng)具體考慮以下幾點：1）刀具構(gòu)造復(fù)雜、制造和磨刀費用高時，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些。2）多刀車床上的車刀，組合機床上的鉆頭、絲錐和銑刀，自動機及自動線上的刀具，因為調(diào)整復(fù)雜，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些。3）某工序的生產(chǎn)成為生產(chǎn)線上的瓶頸時，刀具壽命應(yīng)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，以加快該工序生產(chǎn)節(jié)拍；某工序單位時間的生產(chǎn)成本較高時，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，縮短加工時間。4）精加工大型工件時，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些，至少保證在一次走刀中不換刀。

 1．刀具磨損的形態(tài)（1）前刀具破損（月牙洼磨損） 切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，切屑在前刀面上經(jīng)常會磨出一個月牙洼，這種磨損形式稱作前刀面磨損。出現(xiàn)月牙洼的部位就是切削溫度＊高的部位。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊，月牙洼隨著刀具磨損不斷變大，當(dāng)月牙洼擴展到使棱邊變得很窄時，切削刃強度降低，極易導(dǎo)致崩刃。月牙洼磨損量以其深度KT表示。（2）后刀面磨損 由于后刀面和加工表面間的強烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位會逐漸地被磨成后角為零的小棱面，這種磨損形式稱作后刀面磨損。切削鑄鐵和以較小的切削厚度、較低的切削速度切削塑性材料時，后刀面磨損是主要形態(tài)。后刀面上的磨損棱帶往往不均勻，刀尖附近（C區(qū)）因強度較差，散熱條件不好，磨損較大；中間區(qū)域（B區(qū)）磨損較均勻，其平均磨損寬度以VB 表示。（3）邊界磨損 切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處和副切削刃靠近刀尖處的后刀面上磨出較深的溝紋，這種磨損稱作邊界磨損。溝紋的位置在主切削刃與工件待加工表面、副切削刃與已加工表面接觸的部位。 2．刀具磨損機制（1）硬質(zhì)點劃痕 由工件材料中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點以及積屑瘤碎片等在刀具表面上劃出一條條溝紋，造成機械磨損。硬質(zhì)點劃痕在各種切削速度下都存在，它是低速切削刀具（如拉刀、板牙等）產(chǎn)生磨損的主要原因。（2）冷焊粘結(jié) 切削時，切屑與前刀面之間由于高正壓力和高溫度的作用，切屑底面材料與前刀面發(fā)生冷焊粘結(jié)形成冷焊粘結(jié)點，在切屑相對于刀具前刀面的運動中冷焊粘結(jié)點處刀具材料表面微粒會被切屑粘走，造成粘結(jié)磨損。上述冷焊粘結(jié)磨損機制在工件與刀具后刀面之間也同樣存在。在中等偏低的切削速度條件下，冷焊粘結(jié)是產(chǎn)生磨損的主要原因。（3）擴散磨損 切削過程中，刀具后刀面與已加工表面、刀具前刀面與切屑底面相接觸， 由于高溫和高壓的作用，刀具材料和工件材料中的化學(xué)元素相互擴散，使刀具材料化學(xué)成分發(fā)生變化，耐磨性能下降，造成擴散磨損。例如，用硬質(zhì)合金刀具切削鋼質(zhì)工件時，切削溫度超過800℃，硬質(zhì)合金刀具中的Co、C、W等元素就會擴散到切屑和工件中去，由于Co元素減少，硬質(zhì)相（WC 、TiC ）的粘結(jié)強度下降，導(dǎo)致刀具磨損加快。擴散磨損在高溫下產(chǎn)生，且隨溫度升高而加劇。（4）化學(xué)磨損 在一定溫度作用下，刀具材料與周圍介質(zhì)（例如空氣中的氧，切削液中的極壓添加劑硫、氯等）起化學(xué)作用，在刀具表面形成硬度較低的化合物，易被切屑和工件擦掉造成刀具材料損失，由此產(chǎn)生的刀具磨損稱為化學(xué)磨損?；瘜W(xué)磨損主要發(fā)生在較高的切削速度條件下。

刀具破損的主要原因有很多，以下列出了一些常見的原因以及相應(yīng)的解決方案：1.切削速度過高：解決方案：降低切削速度，選擇合適的切削參數(shù)，確保刀具在安全的 速度范圍內(nèi)工作。2.切削力過大：解決方案：減少進給量和切削深度，確保刀具承受的負荷合適?？梢試L 試使用高性能刀具，這些刀具具有更高的強度和剛性。3.刀具材料選擇不當(dāng)：解決方案：根據(jù)加工材料的硬度和切削條件選擇合適的刀具材 料。例如，硬質(zhì)合金刀具適用于高硬度材料，高速鋼刀具適用于低硬度材料。4.刀具涂層不當(dāng)：解決方案：選擇合適的涂層類型，以降低摩擦系數(shù)，提高刀具壽命。 例如， TiN、TiCN 或AICrN 涂層可提高刀具的耐磨性和抗磨損性能。5.冷卻潤滑不足：解決方案：確保冷卻液充足且正確使用，提高切削過程中的潤滑效 果?？梢钥紤]使用噴霧冷卻系統(tǒng)或高壓冷卻系統(tǒng)。6.刀具磨損過快：解決方案：定期檢查刀具磨損情況，根據(jù)需要及時更換刀具?？梢允?用自動換刀系統(tǒng)以提高生產(chǎn)效率。7.切削振動過大：解決方案：減小切削參數(shù)，優(yōu)化工藝條件，提高刀具和工件的剛性。 可以使用阻尼刀柄或動態(tài)平衡刀柄來減小振動。8.刀具安裝不正確：解決方案：確保刀具正確安裝在刀柄或刀庫中，避免誤裝或過緊。 注意保持刀柄和刀具的清潔，以確保良好的接觸。9.缺乏定期維護和檢查： 解決方案：定期檢查刀具、刀柄和刀庫的磨損情況，根據(jù)需要 進行更換或維修。建立刀具管理系統(tǒng)，確保刀具維護和更換的規(guī)范化。