數(shù)控加工機(jī)床因加工效率高且工序集中等特點(diǎn)，成為了制造業(yè)中主要加工設(shè)備。其中刀具是機(jī)床的直接執(zhí)行件，加工過(guò)程中與工件和切屑直接接觸，受到劇烈的摩擦和沖擊，極易產(chǎn)生磨損，影響機(jī)床性能和加工質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因刀具磨損造成機(jī)床停機(jī)時(shí)間占全部停機(jī)時(shí)間的20%，而有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能提高10%~50%的加工效率，降低10%~40%的生產(chǎn)成本。一、檢測(cè)方式目前刀具磨損檢測(cè)大致可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)兩種方式，具體分類如下。（1）間接檢測(cè)法間接法是利用在切削加工過(guò)程中與刀具磨損相關(guān)的變量參數(shù)來(lái)間接獲取刀具磨損狀態(tài)，常用的變量參數(shù)有切削力、溫度、振動(dòng)、主軸電流和功率等，是傳統(tǒng)的刀具磨損檢測(cè)方法；無(wú)需在設(shè)備停機(jī)或者切削過(guò)程間隔中監(jiān)測(cè)，但不能獲得具體的刀具磨損量，易受傳感器信號(hào)受加工工況、環(huán)境噪聲和機(jī)床固有噪聲的影響，較難保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。（2）直接檢測(cè)法通過(guò)檢測(cè)刀具幾何尺寸或表面紋理是否發(fā)生變化判斷刀具當(dāng)前狀態(tài)，常用方法有放射線法、接觸法和視覺(jué)檢測(cè)法等。放射線法就是在刀具的表面涂抹一定量放射性物質(zhì)，利用放射線傳感器進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)未檢測(cè)到放射性物質(zhì)時(shí)，說(shuō)明刀具已經(jīng)磨鈍。該方法檢測(cè)相對(duì)片面，且容易造成放射性污染且無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。接觸法使用接觸式傳感器來(lái)感知刀具磨損前后尺寸變化，進(jìn)而判斷刀具的磨損狀況，該方法檢測(cè)結(jié)果精確，但是需要停機(jī)，同樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。二、視覺(jué)方案通?；跈C(jī)器視覺(jué)的刀具狀態(tài)檢測(cè)可分為三類方案：分別為針對(duì)刀具、針對(duì)加工工件和針對(duì)切屑進(jìn)行分析，本文主要針對(duì)直接進(jìn)行刀具檢測(cè)方案展開(kāi)介紹。1、離線檢測(cè)離線檢測(cè)指將刀具拆卸下來(lái)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，可基于三軸機(jī)械系統(tǒng)及光學(xué)成像系統(tǒng)組成。二維位移控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)至刀具局部＊佳待測(cè)位置，利用LED環(huán)形光源前向光直向照明，結(jié)合像素當(dāng)量精確測(cè)量刀具磨損面積，實(shí)現(xiàn)精密檢測(cè)。2、在線檢測(cè)相較于離線采集，在線檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)需拆卸刀具，將視覺(jué)采集系統(tǒng)部署在機(jī)床內(nèi)部，設(shè)備整體較為集中，不影響機(jī)床正常工作，即可實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)檢測(cè)。

陶瓷車刀的壽命一般為180-240分鐘，刀具壽命較長(zhǎng)，因?yàn)樘沾傻吨饕糜诰庸?，半精加工。刀具材料的切削性能愈差，則切削速度對(duì)刀具耐用度的影響愈大，因此必須將耐用度規(guī)定得高一些，以降低切削速度。在同類刀具中，一般高速鋼刀具的耐用度要比硬質(zhì)合金刀具規(guī)定得高一些。在確定刀具耐用度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1、對(duì)于制造及刃磨都比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴的刀具，例如銑刀、齒輪刀具等，耐用度應(yīng)規(guī)定得比簡(jiǎn)單而價(jià)廉的刀具（如車刀、鉆頭等）高一些，這樣可減少刀具的消耗，降低加工成本。2、對(duì)于裝卡、調(diào)整比較復(fù)雜的刀具，例如多刀車床上的車刀、組合機(jī)床上的鉆頭以及復(fù)合刀具等，為了節(jié)約換刀所花費(fèi)的時(shí)間，耐用度應(yīng)規(guī)定得高一些。刀具監(jiān)控對(duì)一些換刀簡(jiǎn)便的刀具，如可轉(zhuǎn)位刀具，則耐用度可規(guī)定得低一些。一般多刀車床和組合機(jī)床的刀具耐用度約為通用機(jī)床上同類刀具的2~4倍，而可轉(zhuǎn)位車刀的耐用度約為焊接式車刀的1/4~1/3。3、加工大型工件時(shí)，為了避免在切削行程中換刀，刀具耐用度應(yīng)規(guī)定得高一些，一般為中、小件加工時(shí)的2~3倍。

1．金剛石刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用金剛石是碳的同素異構(gòu)體，它是自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的＊硬的一種材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和高導(dǎo)熱性能，在有色金屬和非金屬材料加工中得到廣泛的應(yīng)用。尤其在鋁和硅鋁合金高速切削加工中，金剛石刀具是難以替代的主要切削刀具品種?？蓪?shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命加工的金剛石刀具是現(xiàn)代數(shù)控加工中不可缺少的重要工具。⑴ 金剛石刀具的種類：① 天然金剛石刀具；② PCD金剛石刀具；③ CVD金剛石刀具⑵ 金剛石刀具的性能特點(diǎn)：① 極高的硬度和耐磨性；② 具有很低的摩擦系數(shù)；③ 切削刃非常鋒利；④ 具有很高的導(dǎo)熱性能；⑤ 具有較低的熱膨脹系數(shù)⑶ 金剛石刀具的應(yīng)用及非金屬材料進(jìn)行精細(xì)切削及鏜孔。適合加工各種耐磨非金屬，如玻璃鋼粉末冶金毛坯，陶瓷材料等；各種耐磨有色金屬，如各種硅鋁合金；各種有色金屬光整加工。金剛石刀具的不足之處是熱穩(wěn)定性較差，刀具破損切削溫度超過(guò)700℃～800℃時(shí)，就會(huì)完全失去其硬度；此外，它不適于切削黑色金屬，因?yàn)榻饎偸?碳)在高溫下容易與鐵原子作用，使碳原子轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)，刀具極易損壞。2.陶瓷刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用▲ 折影牌折疊陶瓷刀陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能好、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn)，且不易與金屬產(chǎn)生粘接。陶瓷刀具材料使用的主要原料是地殼中＊豐富的元素，因此，陶瓷刀具的推廣應(yīng)用對(duì)提高生產(chǎn)率、降低加工成本、節(jié)省戰(zhàn)略性貴重金屬具有十分重要的意義，也將極大促進(jìn)切削技術(shù)的進(jìn)步。⑴ 陶瓷刀具材料的種類：①氧化鋁基陶瓷；②氮化硅基陶瓷；③復(fù)合氮化硅一氧化鋁基陶瓷⑵ 陶瓷刀具的性能、特點(diǎn)：① 硬度高、耐磨性能好；② 耐高溫、耐熱性好；③ 化學(xué)穩(wěn)定性好；④ 摩擦系數(shù)低⑶ 陶瓷刀具有應(yīng)用① 陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。陶瓷刀具適用于切削加工各種鑄鐵和鋼材，也可用來(lái)切削銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。②陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差問(wèn)題，不適于在低速、沖擊負(fù)荷下切削。

機(jī)床的基礎(chǔ)性能決定了產(chǎn)線的基本配置，然而實(shí)際的加工效果則需要刀具來(lái)保證。在主軸與刀柄之間哪怕存在著極微小的異物，也會(huì)造成銑鏜刀具裝卡不準(zhǔn)確，導(dǎo)致次品率上升和停機(jī)事故頻發(fā)，傳感器輔助的監(jiān)視系統(tǒng)可以有效阻止此類事故的發(fā)生。以傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件為例，此類部件必須實(shí)現(xiàn)高精度加工，以達(dá)到高效運(yùn)行并確保＊大的安全性能。但是，一旦切屑和廢料等異物進(jìn)入到加工接觸面，銑床的精度就會(huì)喪失殆盡。異物將會(huì)在接觸面上沉積下來(lái)，并在各接觸面之間生成一條縫隙。機(jī)床的基礎(chǔ)性能決定了產(chǎn)線的基本配置，然而實(shí)際的加工效果則需要刀具來(lái)保證。在主軸與刀柄之間哪怕存在著極微小的異物，也會(huì)造成銑鏜刀具裝卡不準(zhǔn)確，導(dǎo)致次品率上升和停機(jī)事故頻發(fā)，傳感器輔助的監(jiān)視系統(tǒng)可以有效阻止此類事故的發(fā)生。以傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件為例，此類部件必須實(shí)現(xiàn)高精度加工，以達(dá)到高效運(yùn)行并確保＊大的安全性能。但是，一旦切屑和廢料等異物進(jìn)入到加工接觸面，銑床的精度就會(huì)喪失殆盡。異物將會(huì)在接觸面上沉積下來(lái)，并在各接觸面之間生成一條縫隙。▲汽車傳動(dòng)部件刀具監(jiān)控在以復(fù)合加工工藝和聯(lián)合機(jī)床為特征的批量加工汽車產(chǎn)品部件時(shí)，單臺(tái)設(shè)備和流程均可對(duì)整條生產(chǎn)流水線的加工過(guò)程和質(zhì)量產(chǎn)生影響。因裝夾精度不足而造成的機(jī)床加工誤差往往要到下一道質(zhì)量控制環(huán)節(jié)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。除了產(chǎn)生殘次品部件之外，這樣的事件還會(huì)導(dǎo)致單臺(tái)設(shè)備或整條生產(chǎn)線的停機(jī)。同時(shí)，查找和排除故障、識(shí)別工件和重新運(yùn)行所需跟蹤時(shí)間都會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用?！O(jiān)視系統(tǒng)被集成到刀具主軸上，由此該電子組件可以在旋轉(zhuǎn)的主軸上自行工作。

一、后刀具破損。后刀面過(guò)快磨損，光潔度差、易出現(xiàn)刃口崩碎。原因1.切削參數(shù)不合適。解決方案：加大每齒走刀量，或降低切削速度。原因2.刀片不耐磨。解決方案：選用更耐磨的刀片牌號(hào)。二、月牙洼磨損。月牙洼磨損嚴(yán)重刃口破裂，加工光潔度不好。原因1.切削速度過(guò)高。解決方案：降低切削速度。原因2.刀片耐磨性低。解決方案：選用更耐磨的刀片牌號(hào)。三、崩刃。不僅損壞刀片，還會(huì)破壞刀墊、刀盤和工件。原因1.切削參數(shù)不合適。解決方案：提高切削速度，或減小每齒進(jìn)給量。原因2.刀片任性不好。解決方案：選用韌性好的刀片，或刃口鈍化圓角原因3.加工剛性差。解決方案：提高系統(tǒng)加工剛性。四、熱裂紋。熱應(yīng)力引起熱裂，影響刀具壽命。原因：溫度劇烈變化，產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成垂直于刃口的熱裂紋。解決方案：1.換用較小直徑的銑刀。2.降低切削速度。3.減小每齒進(jìn)給量。4.選用韌性好的牌號(hào)。5.不用冷卻液。五、機(jī)械裂紋。由于機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的機(jī)械裂紋，導(dǎo)致刃口破裂。原因：切削力不斷變化，受機(jī)械應(yīng)力的影響，產(chǎn)生平行于切削刃的裂紋。解決方案：1.選用韌性好的牌號(hào)。2.減小每齒進(jìn)給量。3.改變刀具對(duì)工件的偏移位置。4.嘗試采用順銑。六、塑性變形。刃口承受高溫高壓，產(chǎn)生塑性變形。原因1.切削速度過(guò)快。解決方案：降低切削速度。原因2.進(jìn)給量大。解決方案：減少每齒進(jìn)給量。原因3.刀片材質(zhì)較軟。解決方案：選用耐磨的刀片牌號(hào)。七、缺口。切削刃受切屑沖擊而損壞，導(dǎo)致光潔度差。原因1.刀片耐磨性能差。解決方案：選用耐磨的牌號(hào)。愿意2.工件表面堅(jiān)硬，有夾雜。解決方案：刀片刃口鈍化圓角，磨負(fù)倒角