目前,刀具失效通常是由以下兩種方式判定: 根據人工經驗或供應商的建議。一般來說,隨著刀具的磨損,許多因素都會發生變化,包括機床產生的振動,切削過程中產生的聲音,切屑形狀,機械功率等,有經驗的操作人員可以根據這些變化判定刀具是否失效。
但是這種方式很容易造成以下問題: 一是換刀過早,刀具還沒有達到其使用壽命就被判定為失效,給企業增加了生產成本; 二是換刀過晚,刀具已經處于失效狀態仍在切削,容易造成工件表面精度不夠或者造成工件損壞,特別是在航空航天領域,發生這種情況代價會非常大,嚴重影響企業的生產效率和經濟效益。因此,**預測刀具壽命,對制造企業具有重要意義。
有統計研究表明,合理地選擇換刀時間和策略,可以有效地減少 75% 的停機時間,將生產效率提高 10%~40%,并將生產成本降低 10%~30%。
加工過程中,切削力的大小可以較好地反映出刀具所處的狀態。刀具加工工件時會產生不同程度的磨損,通過相應的測力裝置采集力信號,進行分析后評定刀具當前所處狀態,再結合刀具破損的速率,預測其剩余使用壽命。
但在銑削過程中,銑刀與工件是斷續接觸的,不能直觀地根據切削力的大小和變化情況來判斷刀具當前所處的狀態,研究人員大多通過研究力信號在時域、頻域和時頻域的特征量。
因此,對信號進行分析與處理并選擇合適的特征量,才能對刀具壽命做出準確預測。