1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 非接触刀具磨损测量装置设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 刀具磨损问题无论是在切削加工理论还是在生产实践中都是国内外十分重视的课题。尤其是随着科学技术日新月异的发展，各种新的刀具材料和新的工件材料不断的涌现，对于这些新村料在切削过程中的刀具磨损特性是必须加以研究的在研究刀具磨损时首先应该确定怎样合理选择刀具磨损的测量部位和测量基准这个问题在一个国家内必须统一起来否则 ，各行其是 ，标准不一，就会使许多磨损试验结果无法此较大量的试验数据也会 由于测量的前提混乱而难以储入数据库目前 ISO、 CIRP 和各国的规定都有不同之处，我
2、国也没有一个确定的标准作为依据确定磨损的测量部位和测量基准的原则应是科学 ，实用、方便 、准确，出发点是要考虑刀具磨损对切削过程中的各物理现象 、加工表面质量和刀具管理，重磨的影响作用本文在此基础上探讨了有关刀上具磨 T损的测量部位和测量基准及其磨损形貌图等问题 各种刀具在切削加工不同材料时，大多数情况下后刀面都产生磨损这种磨损叉直接影响到切削过程中的诸物理现象，加工表面质量以及刀具的重磨工作量，而且后刀面的测量比较 方便，所以，一般都以后刀面的磨损量定为磨钝标准 . 刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大并导致切削力加大、切削温度升高甚至产生振动。不能继续正常切削。因此，刀具磨损直接
3、影响加工效率、质量和成本。 随着数控机床、加工中心、柔性制造系统、无人化工厂等 自动化加工技术在机械制造业中的应用和发展，常因刀具磨损或破损未被及时发现而引起切削故障，不仅报废工件甚至损坏机床，造成很大损失。目前，多数企业采用定期磨刀和换刀的方注，虽可减少一部分事故的发生，但其寿命极限估计值往往过于保守，加上刀具寿命的随机性使得大部 分刀具“未尽其能”被换下，造成不必要的损失。因此，为保证系统加工质量，必须准确及时地了解切削刀具的磨损状况。为有效评估切削刀具的寿命，金属切削刀具界长期沿用静态，离线或加工后测量刀具磨损的方法已不能适应当今发展形势，动态在线监测刀具磨损的方法是机械加工自动化中尤待
4、解决的问题 。 刀具正常磨损的形式有 以下几种 ： (1)前刀面磨损 (2)后刀面磨损 (3)边界磨损 (前、后刀面同时磨损 ) 这三种情况属于刀具正常磨损。这些情况，在切削过程中会因切削速度、进给量、切削深度的变化而相互转变。切削过程中还有非正 常磨损的现象发生，如刀具切削刃或刀面突然产生裂纹崩刃或碎裂等过早损坏现象。 在正常车削过程中，车刀磨损是有一个过程的。刀具从磨损到损坏的过程可分三个阶段。第一阶段为初期磨损阶段，第二阶段为正常磨损阶段，第三阶段为急剧磨损阶段。由于刀具的几何参数选择不合理使刀头的锋利程度、强度和散热条件均受到影响也会加速刀具的磨损 ，缩短刀具使用寿命。 3、延长刀具使
5、用寿命方法 刀具的磨损与车刀几何角度、切削力和切削热、切削用量等因素有关，刀具的耐用度及使用寿命是可以通过人的主观努力去延长的。 (1)改进车刀几何角度。 车刀角度及刀刃形状影响着切削力的变化。如前角增大时切屑变形小切削轻快 切削力及切削热下降。在保证刀具有足够强度的前提下，应尽量取移大前角 ，主偏角缩小时，刀刃参加切削的长度增加使切削热相对分散且刀尖角增大可使切削温度下降。 (2)合理选择切削用量 。切削用量影响刀具的耐用度切削深度和进给量过大 ，切削力增加，刀具的磨损也快，切剖速度过高车刀与工件的磨损，所以选择合理的切削用量也能延长使用寿命。 (3)使用冷却润滑液。冷却润滑液能吸收并带走切
6、削区大部分热量，改善散热条件，降低刀具和工件的切 削温度。小刀磨损减少，从而延长刀具的使用寿命并能防止工件因变形而产生尺寸误差。 (4)合理选择刀具材料。工件材料及加工条件对刀真切削性能影响很大。加工不同的材料，要懂得选择不同的车才能适应切削加工的要求。 (5)加强日常保养。生产现场，尤其是刀具夹持装置，工作台面、刀具存放场所等，进行彻底的清扫。定期进行刀具精度的维护保养。确认刀具与夹持装置的螺钉紧固。安装与拆卸的时候对泄露脏污及时进行清扫。 (6)把握与调整最佳切削条件。设定良好的切削条件并给予维持。通过振动分析等了解刀具切削状态并适时进行调整使 刀具有良好的工作环境。一旦刀具更换对尺寸必须
7、进行调整 保证紧具有良好的工作环境。一旦刀具更换对尺寸必须进行调整 保证紧具有良好的工作环境。一旦刀具更换对尺寸必须进行调整 保证紧具有良好的工作环境。一旦刀具更换对尺寸必须进行调整保证紧固条件和切削条件的适当。 掌握车刀的耐用度是很重要的只有提高刀具的耐用度，才能延长刀具的使用寿命 充分发挥其最大的作用。否则车刀过早重磨或用太钝 的道具切削 ，都不符合多、快、省原则。在教学中把延长刀具使用寿命的方法向学生传授，使学生在实际操作中对刀具的使用质量有了进一步 的提高，刀具的损坏消耗比以前减少了，从而节约了教学成本使学生整体操作技能也得到相应的提高。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.基
8、本内容： 本次设计的任务是对非接触刀具磨损测量装置部分进行方案设计、结构设计。对不同像数的摄像头的转换，测量装置臂在竖直方向上的移动等几个部位的设计和改进。 。 2.拟解决的主要问题： (1) 为了能够在不同的高度上可以检测刀具磨损，固需要增加功能，使可以调节摄像头的高度。 （ 2）检测装置地盘设计。 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 重点研究可以调节摄像头竖直方向上和水平方向上的移动方案设计及总体结构设计分析和计算图纸设计撰写设计说明书 2、方法及措施： 2.1、 第一学期第 16-20 周 ： 查阅参考资料：检测装置的底盘，底盘的材质和形式，照相机上下
9、移动的布置方法等。熟悉非接触测量的基本概念： 非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。 了解非接触测量的一般方法 如激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量等等 。 2.2、 第二学期第 1-4 周 ：方案设计及总体结构设计 ； 第二学期第 5-7 周 ：分析和计算 。 2.2.1、分析：方案的设计及选择 （ 1）测量装置的底盘设计和材料选择： 1底盘设计 -测量装置的底盘的形式可以是多种多样的，但是一般都是有比较普遍使用的几种，故选择圆形接触面的。 2底盘的材料选择 -铝合金， Q235，一般的混凝土。 铸铁材料本身吸震 ,而
10、且抗压 ,是做床身的最好材料 ，在此检测装置中，不是很合适，一般的混凝土的质量不是很好，会影响一起测量的精确度，故选择 Q235. （ 2）使测量装置臂在竖直方向上移动的方案设计 1手动调节 2电子控制 结论：选择手动调节 2.2、 第二学期第 8-12 周 图纸设计； 2.3、 第二学期第 13-14 周 撰写论文； 2.4、 第二学期第 15 周 准备答辩。 四、参考文献 1 朱志育等编译金属切削理论之用法及切削刀具之设计台湾：正言出版社， 1978 2 邓纳格等著，大连工学院译切削加工北京机械工业出版社， 1983 3 胙村善雄实用切加工法共立出版杜株式会社 1980 4 刘善政等切削刀
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