1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 刀具径向磨损测量设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 本课题国内外研究动态 进入新世纪以来，随着发达国家的制造业大规模向中国转移，国内制造业也加快了技术改造的步伐，于是国产数控机床开始大量进入制造领域。随之， 刀具的使用成了一大问题。 刀具磨损在机械加工中是一种普遍存在的现象，研究刀具磨损可以大大提高机械加工效率，降低加工成本，具有较大的经济效应。但由于刀具磨损机理比较复杂，直到现在我国对机械加工中刀具磨损的检测也只是处在研究阶段。 目前 , 监测方 法根据切削加工过程和传感器类型一般可分为直接法和间接。直接法是直接检测刀刃的形状
2、、位置等参量 , 一般只能离线测量。 1、直接测量刀具表面磨损。2、利用放射性监测刀具磨损 .间接法是间接测量正在切削状态中的某些参数 , 将它与给出的正式切削参数进行比较 , 从而推断出刀具是否已磨损或者刀具就要发生破损的先兆 , 达到监测目的。（ 1）切削力变化的监测方法。（ 2）切削功率 （ 或扭矩 ） 变化和波形的监测方法。（ 3）工件尺寸变化的监测方法。 （ 4）切削温度变化的监测方法等。 由于通常加工对象多变 ,一把刀具要在许多不同的条件下工作 ,很难预先准确计算出统一的寿命。因此先指定刀具的最大允许磨损量 (通常是比较容易测量的后刀面磨损面宽度 ) ,然后 ,每经过一个作业 ,都
3、计算出刀具在作业中的磨损量并加以累计 ,其累计值达到最大允许值 ,就进行换刀。因此 ,国内外关于刀具磨损的研究也就多集中在后刀面磨损带的研究上。在国外 Teshima (1993)等是首先使用视觉检测元件与神经网络结合对刀具寿命进行预测的人。 在国内 ,桂林工业学院张烈平等人通过对 BP神经网络的分析和研究 ,针对传统 BP算法的不足 ,采用 Levenberg - Marquardt (LM)优化 算法提出一个基于 BP神经网络预测建模系统。通过该系统对一个制造过程中刀具磨损量进行预测建模实现刀具磨损量的预测。 长春光机学院副教授刘薇娜等人 (1997)提出根据由切削理论、摩擦理论建立起的刀
4、具磨损特性模型 ,结合传热学和有限差分计算方法 ,对刀具后刀面的磨损量进行计算机模拟预测的方法。 从刀具磨损的结果来看可以将刀具磨损分为体积磨损和尺寸磨损两种类型。体积磨损的主要表现形式为前刀面磨损、后刀面磨损和前后刀面同时磨损 ,尺寸磨损主要表现为沿工件径向的刀具磨损量。 选题的依据和意 义 近年来，随着高性能机床的广泛应用 ，机械加工的效率、加工质量有了明显的提高，同时也要及时了解正在使用的刀具磨损情况，从刀具寿命、磨损量、刀具破裂等。工业统计表明，刀具失效是引起机床故障的首要原因。切削加工过程中，刀具在不同的加工条件下，其状态时不断变化的，如果刀具磨损不能及时的发现，将导致整个加工过程的
5、中断，引起工件报废，甚至整个系统的停止。 在机械加工中 ,刀具的磨损会使被加工零件的尺寸改变。在精加工时 ,当被加工后的工件尺寸超出规定的公差带时 ,必须对加工刀具进行磨损微调。为了确保加工质量和效率 ,在自动生产和加工中 ,必须对刀具的磨损或破损进行 实时动态监控 ,如果发现加工尺寸和加工质量出现问题 ,要求测量监控系统能及时自动调节刀具。自动补偿刀具磨损或更换刀具 ,防止意外事故和避免不必要的损失。 因此在加工过程中及时测量刀具磨损，防止因刀具失效而引起的工件报废、设备损坏并保证机床无故障运行是十分重要的。 因此本研究以 刀具径向磨损测量设计为题，通过设计特定的测量工具来测量刀具径向磨损。
6、 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.基本内容： 本课题旨在设计一种接触式的刀具磨损测量装置，通过该装置可直接测得刀具的径向磨损 。 装置结构：装夹系统、导轨副、测量系 统、弹簧、紧固件 设计原理： 是 传统表面粗糙度测量仪的工作原理 针描法又称触针法。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动把这种移动通过千分表转化为其指针的移动幅度或具体的读数，通过对移动幅度或读数的分析，得出刀具磨损的情况。 2.拟解决的主要问题： 1、如何找一测量基准来固定测量装置？ 2、导轨副选取什么形状的导轨和滑块比较合理？ 3、选择什么测头
7、来测量比较合理？ 三、研究步骤、方法及措施： 1、研究步骤： 查阅相关资料，读懂相关图纸， 完成文献综述和开题报告； 重点研究各式刀具 方案设计及总体结构设计； 分析和计算； 图纸（零件图与总图）设计； 撰写设计说明书； 2、方法及措施： （ 1）第一学期第 16-20 周； （ 2）第二学期第 1-3 周：方案设计及总体结构设计； （ 3）第二学期第 4-6 周：分析和计算。 2.3.1、分析：方案的设计及选择 2.3.2、计算： （ 4）第二学期第 7-9 周 图纸设计； （ 5）第二学期第 10-14 周 撰写论文； （ 6）第二学期第 15 周 做 PPT，准备答辩。 3、技术难 点：
8、 1、装置的固定 2、千分表尖端测量头的选取 四、参考文献 1 陈日曜 .金属切削原理 . 2 版 . M，北京：机械工业出版社， 1997. 2 韩步愈 .金属切削原理与刀具 M.北京：机械工业出版社， 1988. 3 袁哲俊 . 金属切削实验技术 M. 北京：机械工业出版社， 1988. 4 臼井英治著高希正，刘德忠译切削磨削加工学 M北京：机械工业出版社，1982 5T.H.C.Childs, K.Maekawa,T.Obikawa, et al.Metal Machining: Theory and Applications M. Arnold, London, 2000. 6M.Trent,PaulK.Wright.MetalCutting,4thM.Boston:Butterworth Heinemann,2000. 7 胡家秀 .机械设计基础 M.北京：机械工业出版社， 2008. 8 朱龙根 .机械设计 M.北京：机械工业出版社， 2008. 9 任志聪 .机械制图 M.北京：机械工业出版社， 2008. 10 宋爱荣 .AutoCAD 机械设计实用教程 M. 北京：机械工业出版社， 2009. 11 展迪优 .UG NX 5.0 机械设计教程 M. 北京：机械工业出版社， 2009.
