刀具監(jiān)控應用背景

隨著生產(chǎn)自動化和智能化程度的提高，對刀具破損在線監(jiān)控提出了更高的要求。

在切削加工過程中，刀具的切削刃不僅承受著很高的切削力和切削溫度，同時由于加工材料中含有的硬質(zhì)點也會給高速運行中的刀具造成沖擊，這些復雜的工況都容易造成刀具在加工過程中的破損。

加工過程中破損的刀具如果未及時更換而繼續(xù)加工將會導致切削力和切削溫度急劇升高，加工出來的工件表面粗糙度和尺寸超差，嚴重時甚至會導致機床的損壞以及危及到操作人員。

因此對于生產(chǎn)線批量生產(chǎn)刀具破損在線監(jiān)控是非常有必要的。

近年來隨著生產(chǎn)人工成本的增加，制造企業(yè)對機械加工過程的效率要求越來越高，這種市場的要求使得越來越多的機械制造企業(yè)將更大的資金投入到自動化程度更高、智能化程度更高的數(shù)控生產(chǎn)線的應用領域。

雖然這些先進的生產(chǎn)模式大大的節(jié)約了人工成本，提高了加工效率，但是對工藝系統(tǒng)的實時監(jiān)控提出了很高的要求。

工藝系統(tǒng)中對刀具的監(jiān)控是＊關(guān)鍵的，刀具的狀態(tài)不僅影響產(chǎn)線節(jié)拍、還關(guān)系到產(chǎn)線的加工效率以及機床等工藝系統(tǒng)的安全。

傳統(tǒng)的機械加工方式中刀具的狀態(tài)一般都是憑借機床操作人員的觀察與經(jīng)驗判斷刀具是否破損，這種判斷方法帶有很強的主觀性。

隨著生產(chǎn)車間自動化和智能程度的大大提高，車間的生產(chǎn)線大多數(shù)都是由很少的人來管理或者智能化更高的產(chǎn)線甚至出現(xiàn)無人值守，顯然傳統(tǒng)的依靠機床操作人員個人經(jīng)驗來判斷切削過程中刀具的是否需要更換已經(jīng)不能滿足當前這些先進的制造模式。

當前很多的生產(chǎn)線都是統(tǒng)計刀具當前的加工時間或加工件數(shù)作為換刀的依據(jù)，而這種方法作為換刀的依據(jù)往往在設置加工件數(shù)或加工時間的時候較為保守，很可能會導致刀具壽命的浪費，同時如果在刀具壽命內(nèi)出現(xiàn)刀具突然的破損也是無法預測的。

刀具失效主要形式有刀具磨損和刀具破損。

在加工過程中刀具的磨損是一個逐漸變化的過程，只要是運動中的刀具與工件接觸就會發(fā)生刀具磨損。

一般刀具都有一個磨鈍標準，刀具在切削過程中沒有達到該磨鈍標準就失去了切削加工的能力，這種現(xiàn)象就是刀具破損。

以刀具在切削加工中破損現(xiàn)象出現(xiàn)的時間來劃分，刀具破損有前期破損和后期破損之分。

在剛開始切削加工時切削刃和刀面并沒有出現(xiàn)明顯的磨損但是刀具失去了切削能力，刀具出現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為前期破損。

刀具后期破損則是刀具在切削一段時間后導致的刀具失去切削能力。

刀具破損的另一種劃分是根據(jù)破損形式分為塑性破損與脆性破損。