刀具磨损对屑形变化的影响分析

周明佳 孙艳茹 逄崇雁

（哈尔滨华德学院机器人工程学院，黑龙江 哈尔滨150025）

1 概述

机器视觉技术已经用于在线监测刀具磨损，如采用局部阈值分割法[1]、边缘检测和图像配准法[2]、DBN 预测法[3]，但刀具在加工时无法直接观测到刀具磨损状态，往往需要退刀检测。在切削加工过程中，视觉上可以直接观测的就是切屑。在稳定的切削过程中，流出的切屑屑形变化很小。刀具磨损后引起刀具表面形貌变化，将导致切屑形状的改变。所以只要确定了刀具磨损与切屑屑形的关系，就可以通过对流出切屑的检测来判断刀具磨损的形态。

2 刀具磨损对屑形变化的影响分析

在切削过程中，刀具磨损的一般情况为：主切削刃的磨损、远离刀尖处的沟槽磨损、刀尖处的边界磨损。上述三种刀具磨损状态都会引起屑形的改变。

切削刃的磨损对切削力及屑形的影响。刀具在切削开始时的磨损值是急剧增加的,由于应力集中，会使切削刃迅速磨损。切削刃磨损后，会改变刀具对切屑的受力方向，如图1 所示。F1、F2为磨损前的切屑受力情况，磨损后会使刀屑接触区域后移，此时的F1变为F1'。刀尖处高度的变化使得F2变成F2'。初期的磨损由于只在刀尖处产生微小变化，而不会使切削力发生较大的改变。所以在切削开始到稳定的这一过程，受力方向改变了切屑流出后的卷曲程度，它使切屑的卷曲程度增大，切屑的卷曲半径减小。

图1 磨损前后切屑的变化情况

沟槽磨损对切削力及屑型的影响。……