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刘焕领(天津大学)

　　摘 要　　插铣铣削方式以其在曲面、切槽加工以及要求刀具悬伸长度较大的加工过程中的高加工效率，并且对刀具抗弯折刚性的要求较低等优点，逐渐得到机械加工行业的认可和较广泛的应用。本文从插铣过程中刀具磨损监测的技术和刀具磨损机理研究对插铣铣削进行初步的研究，为刀具研究开发、刀具使用方面，提供重要参考。本文主要完成了以下几个方面的工作：
　　建立了插铣过程中刀具磨损监测测试系统的硬件平台和基于LabVIEW的测试软件平台，包括数据采集系统和数据分析系统，实现了数据的实时采集、连续高速存储和数据处理等功能;在此基础之上，建立了刀具磨损在线监测系统，实现对刀具磨损量的实时监测，并能提示操作者刀具所处的磨损状态，.具有报警和提示换刀的功能。
　　研究了插铣过程刀具磨损监测技术。通过对切削力信号和振动信号的分析处理确定以切削力信号的均值和振动信号的均方根值作为刀具磨损监测的特征量;采用神经网络技术建立刀具磨损量与切削力信号、振动信号特征量的模型，实现了刀具磨损量的定量预测，通过试验验证，预测精度较高。
　　研究了钛合金插铣过程刀具的磨损机理。通过对钛合金插铣过程中刀片出现的磨损，进行了SEM观察和能谱分析，确定了在钛合金插铣过程中出现的主要磨损形式为粘结磨损和扩散磨损;采用湿式切削与干式切削进行对比，发现两者的磨损形式类似，并且湿式切削可大大延长切削时间，提高刀具耐用度。
　　关键词　　插铣 刀具磨损监测 BP神经网络 磨损机理

　　{dy}章 绪论　　切削效率是金属切削加工过程中的重要指标，刀具磨损是影响切削效率的主要原因。插铣铣削以其高速高效的加工特点得到了越来越多的关注，其切削效率是普通铣削的一倍以上。因此研究插铣过程中刀具磨损监测技术以及刀具磨损机理具有重要意义。 .
　　1.1课题研究背景与意义
　　1.1.1课题来源
　　本课题来源于天津大学一肯纳金属(美国)合作项目：“钛合金插铣铣削动态性能深入研究"。主要内容是通过深入研究钛合金插铣过程的动态性能和切削特点，为刀具结构设计和切削参数优化提供理论基础。本文主要研究插铣过程刀具磨损监测系统技术以及钛合金插铣过程中刀具的磨损机理。
　　1.1.2课题的提出
　　任何一个现代化切削加工设备，不管它的自动化程度有多高，如果没有有效而可靠的刀具在线自动监控设施和手段，这种自动化设备也不能说是完善的。现有的绝大多数自动化切削加工机床没有这种监控设施，不是说它们不需要，而正是说明目前这种技术的研究与应用还不成熟。它已构成真正实现加工自动化与智能化的{zd0}技术障碍和技术关键。从控制理论角度来看，目前绝大多数的自动化加工设备还是处在开环控制状态或局部闭环控制状态。要真正实现加工过程的{zy}闭环控制，对加工过程实时监控是{jd1}必要的。
　　航空工业常用的材料钛合金具有良好的物理特性，如导热系数小、高温强度高，这使得其加工性能很低，即使在较低的切削速度、进给量下也产生很高的切削温度，并且刀具易磨损、崩刃。因此，对钛合金加工过程中的刀具磨损机理的研究具有重要的意义。
　　基于此，本文研究了插铣过程中刀具磨损监测技术及钛合金插铣过程中刀具的磨损机理，并对以往成熟的技术加以改进。

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