刀具磨损监测方法综述
一、刀具磨损状态监测的意义及研究现状
1、刀具状态监测的意义
加工过程中刀具的磨损将造成工件的精度及粗糙度变差，甚至造成工件的报废、昂贵设备的损伤、机床停机等故障，直接影响着机械加工的精度、效率及经济效益。据统计生产工程中75%以上的设备故障是由于刀具失效引起的，因此对刀具状态进行在线监测显得尤为重要。随着生产自动化程度的提高，特别是柔性制造系统(FMS)技术的出现，人们越来越重视对加工过程的在线监测。
2、国内外研究现状及成果
随着新方法、新理论、新技术的不断应用，国内外学者在信号选取、信号分析、特征提取和状态诊断等方面进行了广泛而深入的研究。多年来，国内外学者在刀具监控方面作了大量的工作，并在检测方法、监控参数的选择、信号处理及识别领域取得了显著成果，有些监控系统已经用于生产。日本、美国、德国及瑞典等国家处于领先地位，并拥有一批成果及专利。国内的多所大学及研究单位也对刀具监控系统进行了一定的研究工作，且有一批产品问世。80年代以前，刀具实时监控仪的研究多以单传感参数刀具磨损监视仪为主，典型的传感参数是声发射、切削力、主轴功率和红外图像等，典型的监控仪有：日本的EMT-IO00，CHIP-55AZ，美国的ATMA，KTA和Cincinnati的功率监视系统，丹麦的HZK系统及中国的DJ-101，DZJ-101和TM-8000等。80年代后期，美国率先研究多传感参数融合的车刀磨损监测系统，利用人工神经网络(ANN)进行多传感参数特征信号并行输入的融合识别。清华大学在深入研究ANN，GMDH等融合识别基础上开展了声发射和切削振动两种传感信号多特征参数并行输入的:“主-从”融合识别车刀与立铣刀磨损及车刀、立铣刀、钻头、丝锥破/折损综合监控仪的研究开发和适用化研究，开发了TM-9000 型刀具磨/破损监控仪。哈尔滨工业大学、西北工业大学及上海交通大学都有相应的刀具状态监控系统。
二、国内外刀具状态监测方法概述
刀具状态检测方法可分为直接测量法和间接测量法。
1.直接测量法
直接测量法能够识别刀刃外观、表面质量或几何形状的变化，一般只能在不切削时进行，它有两个明显的缺点：一是要求停机检测；二是不能检测出加工过程中出现的刀具突然破损。国内外采用的刀具磨损量的直接测量法有：电阻测量法、刀具工件间距测量法、光学测量法、放电电流测量法、射线测量法、微结构镀层法及计算机图像处理法。
（1）电阻测量法
该方法利用待测切削刃与传感器接触产生的电信号脉冲，来测量待测刀具的实际磨损状态。该方法的优点在于传感器价格低廉，缺点是传感器的选材必须十分注意，既要有良好的可切削性，又要对刀具寿命无明显的影响，而且工作不太可靠，因为切屑和刀具上的积屑可能引起传感器接触部分短路，从而影响精度。
（2）刀具工件间距测量法
切削过程中随着刀具的磨损，刀具与工件间的距离减小，此距离可用电子千分尺、超声波测量仪、气动测量仪、电感位移传感器等进行测量。但是这种方法的灵敏度易受工件表面温度、表面品质、冷却液及工件尺寸等因素的影响，使其应用收到一定限制。
（3）光学测量法
光学测量法的原理是磨损区比未磨损区有更强的光反射能力，刀具磨损越大，刀刃反光面积就越大，传感器检测的光通量就越大。由于热应力引起的变形及切削力引起的刀具位移都影响检测结果，所以该方法所测得的结果并非真实的磨损量，而是包含了上述因素在内的一个相对值，此法在刀具直径较大时效果较好。
（4）放电电流测量法
将切削力刀具与传感器之间加上高压电，在测量回路中流过的（弧光放电）电流大小就取决于刀刃的几何形状（即刀尖到放电电极间的距离）。该方法的优点是可以进行在线检测，检测崩齿、断刀等刀具几何尺寸的变化，但不能精确地测量刀刃的几何尺寸。
（5）射线测量法
将有放射性的物质掺入刀具材料内，当刀具磨损时，放射性的物质微粒就会随切屑一起通过一个预先设计好的射线测量器。射线测量器中所测得的量是同刀具磨损密切相关的，射线剂量的大小就反映了刀具磨损量的大小。该法的最大弱点是放射性物质对环境的污染大，对人体健康非常不利。此外，尽管此法可以测量刀具的磨损量，并不能准确地测定刀具切削刃的状态。因此，该法仅适用于某些特殊场合，不宜广泛采用。
（6）微结构镀层法
将微结构导电镀层同刀具的耐磨保护层结合在一起。微结构导电镀层的电阻随着刀具磨损状态的变化而变化，磨损量越大，电阻就越小。当刀具出现崩齿、折断及过度磨损现象时，电阻趋于零。该方法的优点是检测电路简单，检测精度高，可以实现在线检测。缺点是对微结构导电镀层的要求很高：要具有良好的耐
磨性、耐高温性和抗冲击性能。
（7）计算机图像处理法
计算机图像处理法是一种快捷、无接触、无磨损的检测方法，它可以精确地检测每个刀刃上不同形式的磨损状态。这种检测系统通常由CCD摄像机、光源和计算机构成。但由于光学设备对环境的要求很高，而实际生产中刀具的工作环境非常恶劣（如冷却介质、切屑等），故该方法目前仅适用于实验室自动检测。2.间接测量法
间接测量法利用刀具磨损或将要破损时的状态对不同的工作参数的影响效果，测量反映刀具磨损、破损的各种影响程度的参量，能在刀具切削时进行检测，不影响切削加工过程，其不足之处在于检测到的各种过程信号中含有大量的干扰因素。尽管如此，随着信号分析处理技术、模式识别技术的发展，这一方法己成为一种主流方法，并取得了很好的效果。国内外采用的刀具磨损的间接测量法有：切削力测量法、机械功率测量法、声发射、热电压测量法、振动信号及多信息融合检测。
（1）声发射信号测量法
声发射技术用于监测刀具的磨、破损是近年来声发射在无损检测领域方面新开辟的一个应用领域。其原理是当固体材料在发生变形、断裂和相变时会引起应变能的迅速释放，声发射就是随之产生的弹性应力波。当刀具破损时可检测到幅值较高的AE信号。声发射刀具监控技术被公认是一种最具潜力的新型监控技术，进入80年代以来，国内外致力于开发和应用该技术，已获得较大成果。早在1977年Iwatak和Moriwaki提出了用声发射技术对刀具磨损进行在线检测。在此基础上，Moriwaki提出了声发射刀具破损检测方法。Kannatey-Asibu和Dornfeld 从理论上研究了声发射信号的频谱特征，并结合模式识别方法实现了对刀具破损的在线监测。我国声发射监测技术研究尽管起步较晚，但发展迅速。黄惟公采用包络分析法求取刀具磨损中声发射信号的包络线，用时序模型的参数作为特征值，通过神经网络对刀具磨损方程进行辨识，实验证明效果良好；李晓利对镗削过程中的典型AE信号进行FFT分析，通过在频域里AE信号幅值的变化反映刀具磨损状态；袁哲俊对切削过程中的声发射信号进行小波包分解，获取信号各频段的能量分布，以此作为信号特征，并建立基于模糊推理的快速神经网络模型识别刀具磨损状态。由日本Murakami Giken公司研制的chip-55A型刀具破损监控仪采用声发射监控技术，实施对加工过程中刀具状态的监控，该产品与其公司
生产的数控铣床配套使用，效果良好。
（2）切削力信号测量法
切削力变化是切削过程中与刀具磨、破损状态最为密切相关的一种物理现象。采用切削力作为检测信号，具有拾取容易，反应迅速、灵敏等优点，是在线方法中研究较多、很有希望突破的一种方法，所以是加工中心和FMS中测量刀具破损的常用方法。
基于切削力的监测方法，采用的监测数据主要有切削分力，切削分力比，动态切削力的频谱和相关函数等。当刀具破损时，切削力变化敏感。当刀具破损较小时，刀具切削刃不锋利，使切削力增强:当产生崩刃或断刀时，切削深度减少或没有，使切削力剧减。在监测切削力时，在X,Y,Z三个方向上同时对Fx,Fy,Fz 三个分力进行测量，依靠装在每个电机上的伺服放大器测量出进给电机和主轴电机的电流变化，并把电流变化传给力阀，在显示器上读出被测量的力，从而判断刀具是否破损。1977年，日本东京电机大学的村幸辰从理论和实验两方面深入研究了不同加工条件和刀具磨损状态下各切削力的变化规律，发现在一定条件下切削分力比是一个能灵敏反映刀具磨损变化的特征量，据此他提出了切削力比监测法；1984年，Lan和Dornfeld的研究表明，切向力和进给力对刀具破损具有较高的敏感性；Shiraishi等通过对加工过程的测量、检测和控制技术的对比研究指出刀具失效的力监测法是最有潜力的方法，有着广阔的工业应用前景，扭矩监测和切削力法一样具有相同的研究价值；成刚虎采用了频段均方值法通过切削力监测刀具的磨损状态；万军利用切削力模型和最小二乘法实现模型自动跟踪加工过程特性变化，从而获取刀具磨损量。在切削力监控技术方面具有代表性的成果是瑞典Sandvik Coromant公司推出的TM-BU-1001型刀具监控仪，该系统采用的力传感器可安装于主轴轴承、进给丝杠，可设置三个门限，一旦超限自动报警。
（3）功率测量法
功率测量法也是工业生产中应用潜力很大的方法。该方法是通过测定主轴负荷功率或电流电压相位差及电流波形变化等来确定切削过程中刀具是否破损。该方法具有信号检测方便，可以避免切削环境中切屑、油、烟、振动等因素的干扰，易于安装。潘建岳在对加工中心钻削过程功率信号分析的基础上，提出并采用功率数据的归原处理方法，以此建立了钻头磨损在线监控系统；刘晓胜将回归分析技术和模糊分类相结合，建立了镗削切削参数与电流之间的数学模型，间接的反映刀具磨损量与镗削切削参数的内在联系，并利用功率信号识别刀具磨损量；郭兴提出一种基于人工神经网络的铣刀破损功率监控方法，建立了一个铣刀破损功率监控系统，实验表明该系统能够灵敏的检测出刀具破损并实施监控。袁哲俊系统的研究了切削过程中刀具异常对主电机功率影响的规律，提出了用主电机功率的瞬时值、导数值、静态平均值和动态均方值等多个参数综合监控钻削过程刀具
异常状态；万军利用离散自回归AR模型对功率信号进行处理，其模型参数通过适应算法在每个信号采样时刻进行递归修正，以适应切削状况，同时为了区别刀具磨损和切削条件改变引起的功率信号变化，文章引入了归一化偏差处理，当刀具切出工件时其归一化偏差明显比刀具磨损时归一化偏差的变化要小，监控时设报警门限，当归一化偏差超限时，即刻报警，具有良好的效果。成功应用电机功率监控技术具有代表性的厂家是美国Cincinnati milacron公司，该公司开发的刀具监控系统与本公司生产的马刀系列立式加工中心配套使用。
（4）工件尺寸测量法
加工中刀尖磨损或破损必然会引起工件尺寸发生变化，通过测量工件己加工表面的尺寸变化量，可以间接判断出刀具的磨损、破损情况。从测量方式看，有接触工件测量的接触式和测量刀具工件之间间隙的非接触式两类。测量工件尺寸方法的优点在于能直接定量给出刀具径向磨损或破损值，并可与加工精度的在线、实时补偿结合起来，保证加工质量，实现精加工中刀具磨损、破损监测的最终目标。其缺点在于，实时测量易受测试环境干扰，冷却液、切屑等影响测量结果;加工中工件、刀具的热膨胀和受力变形、主轴回转精度、进给运动精度、振动等因素也会直接影响测量的精度。此外，在加工变截面工件时，要求传感器进行准确的跟踪定位，由此也会带来定位的误差，并增加了实现的难度。
（5）切削温度测量法
切削热也是金属切削过程中的一个重要物理现象，刀具的磨损和破损将导致切削温度的骤增。测量切削温度有三种方式:(l)刀具一工件组成的自然热电偶，可以测出切削区的平均温度，不同的刀具、工件材料需进行标定;(2)固定在刀体内某点，由两种金属丝组成的热电偶，测出的是距离刀刃一定距离处某点的温度，存在温度变化时响应慢、事先准备费时的问题。(3)红外摄像系统，可测出切削区温度场分布，具有灵敏度高，响应时间短的特点，但仪器复杂、成本高，聚焦困难，难以测出切削覆盖处的刀具温度。
（6）刀具与工件接触处电阻测量法
测量原理可分为两种:一种是根据刀具磨损使刀具与工件接触面积增大而引起接触电阻减小的效应，这种方法受切削用量影响较大并有绝缘要求；二是在刀具后刀面上贴一层薄膜导体，它随着刀具磨损而消耗，根据其电阻的变化可知刀具后刀面的磨损量。此方法精度高，但需每把刀具都粘贴薄膜电阻，且在高温、高压下薄膜电阻易脱落。该方法应用于实际工况，目前还不太现实。
（7）振动频率测量法
刀具在切削过程中，工件与磨损的刀刃部侧面摩擦，会产生不同频率的振动。
对这种振动的监测有两种方法:一是把振幅分成高低两部分，在切削过程中对此两部分振幅进行对比;二是把振幅分成几个独立的幅带，用微处理机对这些幅带进行不断地记录及分析，即能监测出刀具后刀面的磨损程度。美国国家标准局自动化研究所在钻削加工中利用振动信息方面取得了成功的经验。研制成的系统是利用装在工件上的加速度传感器对振动信息进行时效分析，识别钻头的磨损并判断钻头的折断。
（8）工件表面粗糙度测量法
随着刀具磨损程度的增加或破损的发生，工件己加工表面的粗糙度将呈增大趋势，据此可间接评价出刀具的磨损或破损状况。测量工件表面粗糙度的方法也可分为两类。一类是划针式接触测量，可直接得出表面粗糙度的评价参数R。此类方法仅适于静态测量。目前，绝大多数此类方法仅适用于计量室或实验室环境。另一类是非接触式光学反射测量，得出的是工件表面粗糙度的相对值，自动监测中通常采用光纤传感器和激光测试系统两种类型。此类方法测试效率高，可以不留痕迹地测量软质材料的工件表面，但事先需采用样品标定，受切削液、切屑、工件材质、振动等的影响较大。当前还达不到实际应用水平。
（9）电流信号测量法
该方法简称MCSA，利用感应电动机的定子电流作为信号分析的切入点，研究其特征与故障的对应关系。其基本原理是：随着刀具磨损的增大，切削力矩增大，机床所消耗的功率增大或电流上升，故可实现在线检测刀具磨损。MCSA具有测试便利、信息集成度高、传动路径直接、信号提取方便、不受加工环境的影响、价格低、易于移植等特点，在机床这种传动系统封闭、一般传感器比较困难安装的场合，应该是一种值得探索的方法。
（10）热电压测量法
热电压测量法利用热点效应原理，即两种不同导体的接触点在受热时，将在两导体的另一端之间产生一个电压，这个电压的大小取决于导体的电特性及接触点与自由端之间的温度差。当刀具和加工工件是由不同材料构成时，在刀具与工件之间就可以产生一个与切削温度相关的热电压。这个电压就可以作为刀具磨损量的一个度量，因为随着刀具磨损量的增大，热电压也随之增大。该方法的有点是价格便宜，精度较高，使用简便，特别适用于高速加工区，缺点是对传感器材料及精度要求高，只能进行间隔式检测。
三、结语
综上所述，各种刀具状态测量方法各有其优缺点，适用范围也不尽相同。因此在实际应用中应根据具体情况选用最适当的方法。
建筑节能现场检测方法 田斌守 摘要本文综述了几种建筑物围护结构传热系数现场检测方法的原理、操作方法、适用条件，指出各种方法的优缺点及注意事项。 关键词建筑节能检测热流计法热箱法控温箱－热流计法非稳态法当今飞速发展的国民经济活动必然导致前所未有的资源能源消耗速度。而许多资源能源是不可再生的，为了人类的可持续发展，节约能源刻不容缓。据介绍，我国目前单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的2～3倍，而建筑能耗也占全国能耗总量的27.5％。随着人民生活水平的不断提高、城市化进程的加快以及住房体制改革的深化，建筑能耗在我国增长趋势很大，很可能是我国今后能耗的一个主要增长点。为建设节约型社会，促进经济社会可持续发展，国家发展委员会发布了“节能中长期专项规划”，建筑节能作为三大重点领域中的一项，受到高度重视。建设部也相继发布了一系列建筑节能标准，其中包括若干强制性条款，目前正在建设领域逐步实施。 建筑节能工作从流程上可分为设计审查、现场检测、竣工验收三个大的阶段。对节能建筑的评价，从建设前期对施工图纸审查计算阶段、向现场检测和竣工验收转移是大势所趋。建筑节能现场检测也是落实建筑节能政策的重要保证手段。目前，全国范围内建筑节能检测都执行JGJ132－2001《采暖居住建筑节能检验标准》，它是最具权威性的检测方法，它的发布实施，为建筑节能政策的执行提供了一个科学的依据，使得建筑节能由传统的间接计算、目测定性评判到现在的直接测量，从此这项工作进入了由定性到定量、由间接到直接、由感性判断到科学检测的新阶段。 根据我们对建筑节能影响因素和现场检测的可实施性的分析，我们认为能够在实验室检测的宜在实验室检测（如门窗等作为产品在工程使用前后它的性状不会发生改变），除此之外，只有围护结构是在建造过程中形成的，对它的检测只能在现场进行。因此建筑节能现场检测最主要的项目是围护结构的传热系数，这也是最重要的项目。如何准确测量墙体传热系数是建筑节能现场检测验收的关键。目前对建筑节能现场检测的、围护结构（一般测外墙和屋顶、架空地板）的
刀具在加工过程中的磨损以及应对策略 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 刀具磨损是切削加工中基本的问题之一。了解刀具磨损的情况和原因，可以帮助刀具制造商以及用户延长数控刀具寿命。现在的数控刀具都会采用涂层技术（包括采用新的合金元素），这进一步有效的延长了刀具的使用寿命，同时可以显著提高生产率。 一、刀具磨损机理介绍 在金属切削加工中，产生的热量和摩擦是能量的表现形式。由很高的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦，使刀具处于一种极具挑战性的加工环境中。 切削力的大小往往会上下波动，主要取决于不同的加工条件（如工件材料中存在硬质成份，或进行断续切削）。因此，为了在切削高温下保持其强度，要求刀具具有一些基本特性，包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。
尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀具材料磨损率的关键要素，但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。不过，切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。 通常可以假定，在切削中产生的能量被转化为热量，而通常这些热量的80％都被切屑带走（这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度）。其余大约20％的热量则传入刀具之中。即使在切削硬度不太高的钢件时，刀具温度也可能会超过550℃，这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的高温度。用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削淬硬钢时，刀具和切屑的温度通常将超过1000℃。 二、刀具磨损与刀具寿命 刀具磨损通常包括以下几种类型：①后刀面磨损；②刻划磨损；③月牙洼磨损；④切削刃磨钝；⑤切削刃崩刃；⑥切削刃裂纹；⑦灾难性失效。 对于刀具寿命，并没有被普遍接受的统一定义，通常取决于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工艺。定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的后刀面磨损极限值（用VB或VBmax表示）。刀具寿命可用预期刀具寿命的泰勒公式表示，即VcTn=C，该公式的一种更常用的形式为VcTn×Dxfy=C式中，Vc为切削速度；T为刀具寿命；D为切削深度；f为进给率；x和y由实验确定；n和C是根据实验或已发表的技术资料确定的常数，它们表示刀具材料、工件和进给率的特性。
数控机床刀具磨损监测方法研究 马旭1，陈捷2 （1.南京工业大学金工实习中心，江苏南京 211800； 2.南京工业大学工业装备数字制造及控制技术重点实验室，江苏南京 210009） 摘要：数控机床刀具磨损监测对于提高数控机床利用率，减小由于刀具破损而造成的经济损失具有重要意义。文章有针对性地回顾了国内外各种刀具磨损监测方法的研究工作，详细叙述了切削力监测法、切削噪声监测法、功率监测法、声发射监测法、电流监测法以及基于多传感器监测法等六种刀具磨损监测方法。本文通过比较各种监测方法的优缺点，提出基于多传感器监测法是数控机床刀具磨损监测方法的未来发展的主要方向。 关键词：数控机床；刀具磨损；监测方法 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2009) 06－0070－04 Study of monitoring method for CNC tool wear MA Xu，CHEN Jie （1.Center of Metalworking Practice，Nanjing University of Technology，Nanjing 211800, China； 2.School of Mechanical and Power Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China）Abstract：CNC tool wear monitoring has great importance in improving the utilization of CNC machine tools and in reducing the economic lossos due to the tool breakage. This article is well targeted in reviewing several researches on the study of various tool wear monitoring method at home and abroad. Six tool wear monitoring methods are described in detail, which are the cutting force monitoring, the cutting noise monitoring, the power monitoring, the sound launch monitoring, the electric current monitoring as well as the monitoring method based on the multi-sensor monitor. Comparing with the merits and demerits of each monitoring methods, the article suggests that the monitoring method based on the multi-sensor monitor would be the main direction of the development of CNC tool wear monitoring in the future. Key words：CNC；tool wear monitoring；Monitoring method 刀具磨损在机械加工中是一种普遍存在的现象，刀具的磨损与磨损状态直接影响着机械加工的精度、效率及经济效益，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。刀具磨损的在线监测是柔性制造系统研究工程的一个重要课题。 近年来，随着高性能CNC机床、FMS以及CIMS 的广泛应用，机械加工的效率、加工质量有了明显的提高，同时对全自动化生产也提出了更高的要求，操作人机比由原来的一对一发展到现在的一名操作人员操控多台设备的局面。这样，数控机床系统能否自动监测刀具状态，及时了解正在使用的刀具磨损情况，从而根据刀具寿命、磨损量、刀具破裂等形式的刀具故障对刀具工作状态进行监控，并在刀具磨损达到设定磨损量时报警，就显得非常重要。工业统计表明，刀具失效是引起机床故障的首要因素，由此引起的停机时间占数控机床总停机时间的1/5～1/3[1]。切削加工中，如果刀具磨损不能及时发现，将导致整个加工过程的中断，引起工件报废，甚至整个系统的停止。研究表明，数控机床配备刀具监测系统后可减少75%的故障停机时间，提高生产率10%～60%，提高机床利用率50%以上。美国Kennamtal公司的研究表明，配备刀具监控系统的数控系统，能够节约加工费用达30%[2]。因此研究开发智能监测技术，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很重要的[3]。
检测刀具磨损和破损的方法 单台机床的加工，对刀具磨损和破损的监测，凭工人的经验，尚能进行正常的生产，而对FMS、CIMS、无人化工厂，必须解决刀 具磨损与破损的在线实时监测及控制问题。因为及时确定刀具磨损和破损的程度并进行在线实时控制，是提高生产过程自动化程 度及保证产品质量，避免损坏机床、刀具、工件的关键要素之一。 监测原理监测参量的选取监测原理监测原理框图监测刀具磨损和破损的方法很多，可分为直接测量法和间接测量法两大类。 直接测量法主要有：光学法、接触电阻法、放射性法等。间接测量法主要有：切削力或功率测量法，刀具和工件测量法，温度测 量法，振动分析法，AE法，电机电流或功率测量法等。 比较现有的刀具磨损和破损的监测方法，各有优缺点，我们选取声发射（AE）和电机电流信号作为监测参量。这是因为AE信 号能避开机加工中噪声影响最严重的低频区，受振动和声频噪声影响小，在感兴趣区信噪比较高，便于对信号进行处理。响应速 度快，灵敏度高；但重负荷时，易受干扰。而电机电流信号易于提取，能适应所有的机加工过程，对正常的切削加工没有影响， 但易受干扰，时间响应慢，轻负荷时，灵敏度低。这样，同时选AE和电机电流为监测信号，就能利用这2个监测量的各自长处，互 补不足，拓宽监测范围，提高监测精度和判别成功率。 切削过程中，当刀具发生磨损和破损时，切削力相应发生变化，切削力的变化引起电机输出转矩发生变化，进而导致电机电 流发生相应的变化，电流法正是通过监测电机电流的变化，实现间接在线实时判断刀具的磨损和破损。AE 是材料或结构受外力或 内力作用产生变形或断裂时，以弹性波形的形式释放出应变能的现象。它具有幅值低，频率范围宽的特点。试验及频谱分析发现 ：正常切削产生的AE信号主要是工件材料的塑性变形，其功率谱分布，100kHz以下数值很大，100kHz 以上较小。 当刀具磨损和破损时，100kHz以上频率成分的AE信号要比正常切削时大得多，特别是100-300kHz 之间的频率成分更大些。 为此，应通过带通滤波器，监测100-300kHz频率成分AE信号的变化，对刀具磨损和破损进行监测。 利用AE、电机电流信号综合对刀具磨损和破损进行判别的原理是：轻负荷区，依靠AE包络信号，用阈值的方法进行判别；在 中负荷区，这时电机电流和AE信号都起作用，用两者结合的方法进行判别，提高判别的成功率，具体方法是：如果AE信号超过AE 阈值，则置延时常数为ds（d的数值依赖于系统构成），如果在ds时间内，电流信号也超过电流信号的阈值，则判刀具极限磨损或 破损。如果在ds时间内，电流信号未超过电流信号的阈值，则不报警，由延时常数继续监测。这种以AE
常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析 1引言 从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。 本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。 2高速切削刀具的磨损形态 高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。 后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。 微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
常用的刀具磨损检测方法比较 篇一：刀具的磨损和耐用度浅谈 刀具磨损和耐用度浅谈 刀具在切削金属的同时，本身也逐渐被磨损。当磨损到一定程度时，就需要更换刀具，否则会产生降低加工表面质量等不良后果。让我们先来看看刀具的磨损过程：常用的高速钢和硬质合金钢刀具的磨损过程如图所示，它反映了切削时间和刀具磨损之间的关系。正常磨损 后刀面磨损初期磨损 切削时间/ 1．初期磨损阶段 在该阶段中，由于是新刃磨的刀具，刀后面粗糙不平，后面与工件过渡表面间的实际接触面很小，压力大，磨损速度很快。初期磨损量与刀具刃磨质量有关，经过研磨的刀具初期磨损量小。 2．正常磨损阶段 刀后面经过初期的磨损后，粗糙度值降低，与工件过渡表面实际接触面积增大，压力减小，刀刃仍然比较锋利，磨损速度比较缓慢。该阶段切削过程平稳，持续时间长，是刀具的有效工作阶段。 3．急剧磨损阶段 当刀具磨损到一定程度后，刃口变钝，摩擦力增大，切削力和切削温度迅速上升，刀具材料的性能下降，引起刀具迅速磨损，直至完
全丧失切削性能。所以在切削过程中应避免刀具发生急剧磨损。 刀具的磨损过程又可看为刀具的钝化过程 从上述磨损过程可以看出，刀具在正常磨损阶段即将结束前，刀具必须及时重磨或可转位刀片转换刀刃。否则不仅会损坏刀具，而且会使工件的加工质量变坏。此时的刀具磨损量称为刀具的磨损限度。国家标准规定，把刀具磨损达到正常磨损阶段结束前的某一后面磨损量VB值作为刀具的磨损限度，即磨钝标准。因为刀具磨损后，切削力将增大，在柔性加工系统中，经常用切削力的某一数值作为刀具磨钝标准，以实现对刀具磨损状态的自动控制。 在实际生产中，采用与磨钝标准队赢得切削时间，即刀具耐用度来表示刀具已经磨钝，到了该换刀具的时候。所谓刀具耐用度，是指新磨好的刀具，由开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间，用字母t表示，单位为min。刀具耐用度有时也可用加工同样零件的数量或切削路程长度来表示。 粗加工时，多为切削时间表示耐用度。例如，目前高速钢镗刀的耐用度为30~60min；硬质合金铣刀的耐用度为120~180min。高速钢钻头的耐用度为80~120min；成形刀具耐用度为200~300min。精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。 用刀具耐用度衡量磨损量的大小，比直接测量磨损量方便的多，因而在生产中广泛采用。刀具寿命则是指一把新刀从使用到报废为止的总的切削时间，它是刀具耐用度与磨刀次数的乘积。 篇二：刀具磨损原理及耐磨设计
教你如何检测数控铣床中刀具的磨损问题机床结构部件 1。主轴采用原装意大利进口电主轴2。采用日本伺服电机，日本高精度直线导轨3。铸造工作台4。大功率吸尘装置。 现在，数控铣床在我们的生活中有着广泛的用途，尤其是在工业中更是得到了很好的使用，然而对于数控铣床的刀具磨损程度的检测记录却是一直是一个难题，下面我们就请有关专家来为我们介绍关于如何记录数控铣床的刀具磨损。 以前人们主要借助于集成了丈量尺的放大镜进行万能铣床检查，固然能够进步丈量的灵活性，但是因为操纵职员的差异会导致不一致的丈量结果。类似的结果可以展示另外一种被测系统：一方面，尽管固定式丈量系统具有较好的经济性，但是便携机能较差;另一方面，简易移动式丈量系统的丈量精度较低，成像质量较差，丈量深度不足。现在万能铣床主要使用图形来显示加工刀具的出产效率，以及磨损划痕深度(VB)跟着使用寿命的增长而逐渐加深的过程。 加工过程进行优化，可以将整套系统放入便携式容器，并配备必要的备用电池、充电器或者清洁用具。丈量系统的构造：直接在铣床的转盘铣刀前布置配备有磁性三脚架的数码相机上海维宏电子说：“图片的高质量、丈量系统和评价软件的便捷操纵是我们的一大上风。而且我们在用户和刀具制造商进行丈量的过程中反复询问，是否需要为他们提供带有软件的集成式丈量系统包。” 迄今为止，万能摇臂铣床系列来自航空产业、刀具制造业和科研仪器行业的工艺员已经开始在切削加工中应用这套系统。在对丈量系统进行检查和优化，功能紧凑且实用： 1)便于用户操纵的丈量软件：磨损丈量包中包含的评价软件Abrascan可以丈量间隔(D)、角度(A)和半径。点击”间隔“图标就可以用毫米显示出相关尺寸。在单独的图片中还可以显示更多的间隔和角度丈量值。单击鼠标右键可以复制相关数据并且另存为Excel表格文件。这样可以大幅度简化磨损划痕宽度的形成过程。其他的辅助功能，好比亮度、对比度、灰度等也一应俱全。因为万能铣床这套系统基于Office软件，因此用户无需参加额外的培训即可快速上手使用。 2)输出丈量值：在X5036A立式铣床表格计算软件中存储丈量值就可以天生磨损的形成过程。利用磨损丈量系统Abrascan可以识别出极其微小的磨损痕迹并进行丈量。因此可以对刀具的优化过。Abrascan的图像可以显示磨损的形成过程横轴为刀具的切屑间隔，单位米;纵轴为磨损划痕宽度VB，单位毫米;三根曲线分别为刀具A、B、C。 3)转盘：磨损划痕宽度VB=0.136mm：丈量流程如下：将数码相机固定在磁性三脚架上，利 用磁性三脚架还能够直接在铣床长进行丈量，而无需从支架或者主轴上拆下刀具。X6132A卧式 铣床带有能够任意旋转的显示屏，可以在任意位置进行拍摄。所以，用户只需要打开数码相机就可以随时进行拍摄。摄影兴趣者当然还可以根据不同的场合进行微调。转子泵通过USB数据线可以将储存的图片传输到笔记本电脑并利用软件进行评价。
水中油类测定分析方法的综述 李海州 （浙江海洋学院海洋与技术学院，浙江舟山316004） [摘要]：本文对国内外学者有关水中油类的测定方法做了比较系统的综述。对几种水中油类的常用方法，重量法、紫外分光光度法、荧光分光光度法、红外分光光度法和非分散红外光度法做了简要介绍，并对其优劣进行了评价。另外，介绍了测定水中油类含量存在的难点、发展趋势和技术改进等。 关键词：水；油类；测定分析 油类是指任何类型的（矿物油、植物油等）及其炼制品（汽油、柴油、机油、煤油等）、油泥和油渣[1]。油类主要有漂浮油、分散油、乳化油、溶解油和油类附着在固体悬浮物表面而形成油膜---固体物5种形式。全世界每年至少有500—1000吨油类通过各种途径进入水体，由于漂浮于水体表面的油将会影响空气和水体表面氧的交换，而分散于水体中以及吸附于悬浮颗粒上或以乳化状态存在于水体的油易被微生物氧化分解，并将消耗水中的溶解氧，从而使水质恶化；油膜还能附着于鱼鳃上，使鱼类窒息而死；当鱼类产卵期，在含有油类污染物质废水中孵化的鱼苗，多数为畸形，生命力低下，易于死亡；含有油类污染物的废水进入水体后，造成的危害很为严重，不仅影响水生生
物的生长，降低水体的自我净化能力，而且影响水体附近的环境，因此，油类是水体环境中的主要污染物之一，在水质监测中，也是一项重要的监测项目。要消除油类对环境的污染和危害，首先就必须能够准确的测定水中油类的含量。 然而,水中油类含量测定又是比较复杂的，因为水中的油类成分是相当复杂的，此外不同地区、不同行业水体中油类污染的成分也不同，无法有用单一的油标准进行对照，无法准确测定，所以水体中油类物质含量的测定问题是环境分析化学一个古老、重要而又困难的问题。目前水体中油类测定常用的方法有重量法、紫外分光光度法、荧光分光光度法、非分散红外光度和国家最新颁布的国家标准方法红外分光光度法等[2]，本文简要介绍以上几种方法的原理和优劣，及人们对水体中油类监测分析方法的创新和改进。 1.重量法 重量法是用有机萃取剂（石油醚或正己烷）提取酸化了的样品中的油类，将溶剂蒸发掉后，称重后计算油类含量。重量法应用范围不受油品的限制，可测定含油量较高的污水，不需要特殊的仪器和试剂，测定结果的准确度较高、重复性较好。缺点是损失了沸点低于提取剂的油类成分，方法操作复杂，灵敏度低，分析时间长，并要耗费大量的提取剂，而且方法的精密度随操作条件和熟练程度不同差异很大。因此，水体中动植物油含量较高的，采用该方法较适合，可以得到比较准确的结果；工业废水、石油开采及炼制行业中含油量较高，此方
刀具破损的主要形式及其产生的原因有以下几个方面 (1)后刀面磨损后刀面磨损是由机械交变应力引起的出现在刀具后刀面上的摩擦磨损。如果刀具材料较软，刀具的后角偏小，加工过程中的切削速度偏高，进给量太小，都会造成刃具后刀面的磨损过量，并由此使得加工表面的尺寸和精度降低，增大切削中的摩擦阻力。因此应该选择耐磨性较高的刀具材料，同时降低切削速度，加大进给量，增大刀具后角。如此才能避免或减少刀具后刀面磨损现象的产生。(2)边界磨损主切削刃上的边界磨损常发生于与工件的接触面处。 主要原因是工件表面硬化、微信公众号：hcsteel锯齿状切屑造成的摩擦。解决措施是降低切削速度和进给速度，同时选择耐磨刀具材料，并增大刀具的前角，使切削刃锋利， (3)前刀面磨损前刀面磨损是在刀具的前刀面上由摩擦和扩散导致的磨损。 前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触，以及对发热区域的扩散引起。另外刀具材料过软，加工过程中切削速度较高，进给量较大，也是前刀面磨损产生的原因。前刀面磨损会使刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃的强度。应该采用降低切削速度和进速度，同时选择涂层硬质合金材料，来达到减小前刀面磨损的目的。 (4)塑性变形塑性变形是切削刃在高温或高应力作用下F产生的变形。 切削速度和进给速度太高以及工件材料中硬点的作用，刀具具材料太
软和切削刃温度较高等现象，都是产生塑性变形的主要原因。塑性变形的产生会影响切屑的形成质量，并导致刀具崩刃。可以通过采取降低切削速度和进给速度，选择耐磨性高和导热性能好的刀具材料等措施，达到减少塑性变形的目的。 (5)积屑瘤积屑瘤是指工件材料在刀具上的黏附物质 积屑瘤的产生会大大降低工件表面的加工质量，会改变切削刃的形状并最终导致切削刃崩刃。采取的对策是提高切削速度，选择涂层硬质合金或金属陶瓷等刀具材料，并在加工过程中使用冷却液。 (6)刃口剥落刃口剥落是指切削刃口上出现一些很小的缺口，非均匀的磨损。 主要由断续切削、切屑排除不畅等原因造成。应该在加工时降，低进给速度、选择韧性好的刀具材料和切削刃强度高的刀片，来避免刃口剥落现象的产生。 (7)崩刃崩刃将损坏刀具和工件。 主要原因有刀具刃口的过度磨损和较高的加工应力，也可能由于刀具材料过硬、切削刃强度不足以及进给量太大造成。刀具应该选择韧性较好的合金材料，加工时应减小进给量和切削深度，另外还可选择高强度或刀尖圆角较大的刀片。 (8)热裂纹由于断续切削时的温度变化而产生的垂直于切削刃的裂纹。 热裂纹会降低工件表面的加工质量，并导致刃口剥落。刀具应该选择韧性好的合金材料，同时在加工中减小进给量和切削深度，并进行干
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刀具检测方法综述 作者：陈雷明， 杨润泽， 张治， CHEN Lei-ming， YANG Run-ze， ZHANG Zhi 作者单位：军械工程学院基础部,河北石家庄,050003 刊名： 机械制造与自动化 英文刊名：JIANGSU MACHINE BUILDING & AUTOMATION 年，卷(期)：2011,40(1) 参考文献(8条) 1.Lei Bin Messendes Verschleiss von Hochoeschwindigkeit-Fraesem mittens Themuxspannung 1997(05) 2.张克南;陈一军;谢里阳电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究[期刊论文]-机床与液压 2007(03) 3.雷彬国外铣削刀具磨损量自动检测方法综述 1996(02) 4.李劲松;陈鼎吕基于铣削刀的刀具磨损监控研究 1998(05) 5.Weis W Automatisierte Werkzeuguber wachung ynd-vermessung beim Frdsen mit Hilfe bildverarbeitender System 1994(12) 6.Weis W Viele Methoden-Arten der VerechleiBmessung an Werkzeugen fur das spanende Fertigen 1992(40) 7.Trummer A Werkzeugen chieiSensorik fur die Prismatic bearbaiting in flexible Fatiguing system 1990(02) 8.雷彬;罗建华用温差电压法测量高速铣削刀具的磨损量 1997(02) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/8c6638602.html,/Periodical_jxzzyzdh201101016.aspx
磨损过程及磨损钝标准 损标准加工磨损量测量粗糙度阶段变化难加工材料自动化生产切削性能国际标准 磨损到一定的限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示，AB是 段，BC是正常磨损阶段，CD是急剧磨损阶段。使用刀具时，应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。刀具磨损的检测 两大类：一类是直接测量法，它是在非切削时间内直接测量（或通过工件尺寸的变化来测量）刀具的磨耗量；另一类 法，它是在切削时测定与刀具有关的物理量（如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度）的变化来判断 。在实际生产中，不允许经常卸下刀具来测量磨损量，因 09-11-24 15:26:27 刀具磨损到一定的限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。 典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示，AB是初期磨损阶段，BC是正常磨损阶段，CD是急剧磨损阶段。 使用刀具时，应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。 刀具磨损的检测方法可分为两大类。 一类是直接测量法，它是在非切削时间内直接测量（或通过工件尺寸的变化来测量）刀具的磨耗量。 另一类为间接测量法，它是在切削时测定与刀具有关的物理量（如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度）的变化来判断刀具的磨损。 在实际生产中，不允许经常卸下刀具来测量磨损量，因而总是根据切削过程中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。 例如粗加工时，可以观察已加工表面是否出现亮带，切屑颜色和形状是否变化，以及是否出现振动和不正常的声音等。 精加工可观察已加工表面粗糙度的变化以及测量加工零件的形状和尺寸精度等。 在用实验评定刀具材料的切削性能时，常与后刀面的磨损量作为衡量刀具磨钝的标准。 国际标准ISO统一规定以1/2切削深度处后刀面上测定的磨损带宽度VB（见图2-4）作为刀具磨钝标准。 但对自动化生产用的刀具及预调刀具等，则长以沿工件径向的刀具磨损尺寸（称为刀具的径向磨损量NB）作为衡量刀具的磨钝标准。 -5 典型的刀具磨损过程曲线加工条件不同时所规定的磨钝标准也不同，例如精加工的磨钝标准较小，粗加工较大。 工艺系统的刚度较低时，应考虑在磨钝标准内是否会振动，所以规定的磨钝标准较小。 切削难加工材料时，磨钝标准较小。 各种刀具磨钝标准的具体数值可参考有关专业手册。 [评论] 好文章烂文章 [原文] http://www.jd37.c om/tec h/200811/40857.html
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8c6638602.html, 目标检测方法简要综述 作者：栗佩康袁芳芳李航涛 来源：《科技风》2020年第18期 摘要：目标检测是计算机视觉领域中的重要问题，是人脸识别、车辆检测、路网提取等领域的理论基础。随着深度学习的快速发展，与基于滑窗以手工提取特征做分类的传统目标检测算法相比，基于深度学习的目标检测算法无论在检测精度上还是在时间复杂度上都大大超过了传统算法，本文将简单介绍目标检测算法的发展历程。 关键词：目标检测;机器学习;深度神经网络 目标检测的目的可分为检测图像中感兴趣目标的位置和对感兴趣目标进行分类。目标检测比低阶的分类任务复杂，同时也是高阶图像分割任的重要基础;目标检测也是人脸识别、车辆检测、路网检测等应用领域的理论基础。 传统的目标检测算法是基于滑窗遍历进行区域选择，然后使用HOG、SIFT等特征对滑窗内的图像块进行特征提取，最后使用SVM、AdaBoost等分类器对已提取特征进行分类。手工构建特征较为复杂，检测精度提升有限，基于滑窗的算法计算复杂度较高，此类方法的发展停滞，本文不再展开。近年来，基于深度学习的目标检测算法成为主流，分为两阶段和单阶段两类：两阶段算法先在图像中选取候选区域，然后对候选区域进行目标分类与位置精修;单阶段算法是基于全局做回归分类，直接产生目标物体的位置及类别。单阶段算法更具实时性，但检测精度有损失，下面介绍这两类目标检测算法。 1 基于候选区域的两阶段目标检测方法 率先将深度学习引入目标检测的是Girshick[1]于2014年提出的区域卷积神经网络目标检测模型（R-CNN）。首先使用区域选择性搜索算法在图像上提取约2000个候选区域，然后使用卷积神经网络对各候选区域进行特征提取，接着使用SVM对候选区域进行分类并利用NMS 回归目标位置。与传统算法相比，R-CNN的检测精度有很大提升，但缺点是：由于全连接层的限制，输入CNN的图像为固定尺寸，且每个图像块输入CNN单独处理，无特征提取共享，重复计算;选择性搜索算法仍有冗余，耗费时间等。 基于R-CNN只能接受固定尺寸图像输入和无卷积特征共享，He[2]于2014年参考金字塔匹配理论在CNN中加入SPP-Net结构。该结构复用第五卷积层的特征响应图，将任意尺寸的候选区域转为固定长度的特征向量，最后一个卷积层后接入的为SPP层。该方法只对原图做一
刀具磨损在线监测技术研究的探讨-工程论文 刀具磨损在线监测技术研究的探讨 贾娜JIA Na；马雪亭MA Xue-ting （东北林业大学机电工程学院，哈尔滨150040） （Mechanical and Electrical Engineering College of Northeast Forestry University，Harbin 150040，China） 摘要：本文对近几年刀具磨损在线技术的研究进行探讨，得出间接测量方法较直接测量方法灵活，但直接测量方法敏感性更强。 Abstract: This paper discusses the research of the tool wear on-line monitoring technology. It is concluded that the method of the indirect measurement is more flexible than the direct measurement, and the method of the direct measurement is more sensitive than the indirect measurement. 关键词：刀具磨损；监测信号；间接测量 Key words: tool wear；check signature；indirect measurement 中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0057-02 基金项目：黑龙江省青年科学基金项目资助（QC06C002）。 作者简介：贾娜（1975-），女，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，硕士研究生导师，研究方向为机械设计、木质材料加工、木材加工刀具；马雪亭（1990-），男，山东滨州人，研究生，研究方向为现代林业与木工机械设计及理论。 1 间接测量刀具磨损的研究
刀具状态检测方法 1. 1直接测量法 直接测量法能够识别刀刃外观、表面品质或几何形状变化 , 一般只能在不切削时进行。它有两个明显的缺点 : 一是要求停机检测 , 占用生产工时 ; 二是不能检测加工过程中出现的刀具突然损坏 , 使其应用受到限制。 主要方法有 : 电阻测量法、刀具工件间距测量法、射线测量法、微结构镀层法、光学测量法、放电电流测量法、计算机图像处理法等。 a 电阻测量法 该方法利用待测切削刃与传感器接触产生的电信号脉冲 , 来测量待测刀具的实际磨损状态。该方法的优点是传感器价格低 , 缺点是传感器的选材必须十分注意 , 既要有良好的可切削性 , 又要对刀具寿命无明显的影响。该方法的另一个缺点是工作不太可靠 , 这是因为切屑和刀具上的积屑可能引起传感器接触部分短路 , 从而影响精度。 b 刀具工件间距测量法 切削过程中随着刀具的磨损 , 刀具与工件间的距离减小 , 此距离可用电子千分尺、超声波测量仪、气动测量仪、电感位移传感器等进行测量。但是这种方法的灵敏度易受工件表面温度、表面品质、冷却液及工件尺寸等因素的影响 , 使其应用受到一定限制。 c 射线测量法 将有放射性的物质掺入刀具材料内 , 当刀具磨损时 , 放射性的物质微粒就会随切屑一起通过一个预先设计好的射线测量器。射线测量器中所测得的量是同刀具磨损量密切相关的 , 射线剂量的大小就反映了刀具磨损量的大小。该法的最大弱点是 , 放射性物质对环境的污染大 , 对人体健康非常不利。此外 , 尽管此法可以测
量刀具的磨损量 , 并不能准确地测定刀具切削刃的状态。因此 , 该法仅适用于某些特殊场合 , 不宜广泛采用。 d 微结构镀层法 将微结构导电镀层同刀具的耐磨保护层结合在一起。微结构导电镀层的电阻随着刀具磨损状态的变化而变化 , 磨损量越大 , 电阻就越小。当刀具出现崩齿、折断及过度磨损等现象时 , 电阻趋于零。该方法的优点是检测电路简单 , 检测精度高 , 可以实现在线检测。缺点是对微结构导电镀层的要求很高 : 要具有良好的耐磨性、耐高温性和抗冲击性能 . e 光学测量法 光学测量法的原理是磨损区比未磨损区有更强的光反射能力 , 刀具磨损越大 , 刀刃反光面积就越大 , 传感器检测的光通量就越大。由于热应力引起的变形及切削力引起的刀具位移都影响检测结果 , 所以该方法所测得的结果井非真实的磨损量 , 而是包含了上述因素在内的一个相对值 , 此法在刀具直径较大时效果较好。 f 放电电流测量法 将切削刀具与传感器之间加上高压电 , 在测量回路中流过的 (弧光放电电流大小就取决于刀刃的儿何形状 ( 即刀尖到放电电极间的距离。该方法的优点是可以进行在线检测 , 检测崩齿、断刀等刀具几何尺寸的变化 , 但不 能精确地测量刀刃的几何尺寸。 g 计算机图像处理法 计算机图像处理法是一种快捷、无接触、无磨损的检测力法 , 它可以精确地检测每个刀刃上不同形式的磨损状态。这种检测系统通常由 CCD 摄像机、光源和计算机构成。但由于光学设备对环境的要求很高 , 而实际生产中刀具的工作环境非常恶劣 (如冷却介质、切屑等 , 故该方法目前仅适用于实验室自动检测。
76 研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断 中国设备工程 2019.01 (下) 在制造业中，数控机床发挥着举足轻重的作用。近年来，随着零件品质要求不断提高，越来越多的零部件需要进行高精密的加工，尤其是在航空航天、汽车、手机等领域，数控机床的发展已成为提高产品质量的关键性因素。对于数控机床来讲，刀具系统是其最重要的组成部分，它与加工工件的质量有着紧密联系，而刀具的磨损是导致工件质量差，废品率高的直接原因。有研究指出，五分之一的机床停机是由于刀具系统破损造成的，采用准确可靠的刀具磨损在线监测技术可使机床利用率提高1.5倍，最高提升切削速度50%，并节约30%左右的总加工成本。因此，对刀具磨损状态的实时监测有助于提高加工环境的稳定性和工件的质量，保障机床及加工人员安全，同时还能提高企业的生产效率、降低企业的生产成本。因此，发展刀具磨损监测技术有重要的作用。 1?刀具磨损状态监测技术的研究现状 现阶段的刀具磨损监测方法主要分为直接法和间接法。直接法主要是通过监测刀具磨损面反光强度、刀刃位移情况、切削面放射性、接触电阻及工件尺寸的变化来判断刀具的磨损情况。而间接法主要是通过监测切削过程中某些与刀具磨损构成映射关系的参数，例如工件温度、超声信号、切削过程的振动信号、切削力、扭矩、电机功率或电流的变化来间接反映刀具的磨损情况。以下是几种主要的监测方法。1.1?直接法 （1）光学图谱法：光学图谱法是通过利用光学仪器记录刀具后刀面磨损处的反光强度变化或进行图像处理得到刀具磨损信息的方法。这类方法的优点是其结果较为明确直观，方便技术人员分析；缺点是在实际生产过程中伴有切削液等切削条件的干扰，很难实现实时监测。 （2）接触法：接触法是通过探头磁间隙传感器检测切削刃的位置参数来得到刀具磨损信息的方法。这类方法的优点是简便易操作，缺点是其易受切削温度影响。 （3）放电性技术：放电性技术是通过在刀具原材料中加入放射性物质，随着磨损程度的加大，刀具放射 性逐渐加大，从而达到监测目的。这类方法的优点是其不受加工环境的影响，缺点是其实时性差，应用于实际生产还需考虑防护性问题。 （4）工件尺寸测量法：这类方法通过传感器检测工件的尺寸，根据检测结果与实际工件尺寸误差的大小来判断刀具磨损情况。但工件的尺寸受机床运动精度和热膨胀的影响，可靠性较低。1.2?间接测量法 （1）切削温度测量法：切削温度与刀具磨损有着直接联系，因此可通过监测工件与刀具之间的热电偶或用红外检测仪监测切削部位温度变化来实现磨损状态的识别，但这种方法不适用于添加冷却液的加工过程。 （2）声发射监测法：声发射是刀具或被加工器件在加工过程中因裂缝扩展、塑性变形、相变等引起应变能快速释放而产生应力波的现象。这种方法能在不影响刀具和工件的情况下检测到刀具磨损的特征信号，这些信号频率较高，受环境干扰较小，其缺点是传播过程中信号衰减很快，传感器需安置在接近切削处的位置，且信号处理方式复杂，效率低下。 （3）振动监测法：其通常用加速度计来监测切削过程中振动信号的变化来判断刀具磨损情况，对刀具磨损敏感度高，但其信号易受到机床的自激振动和噪声干扰，给后期判断增加了难度。 （4）切削力监测法：切削力对刀具磨损灵敏度高且作为加工过程中刀具状态变化最直接的表现之一，其信号特征能准确反应刀具的磨损情况。其缺点是传感器需要与工件有特定的安装位置，信号采集困难，设备昂贵。 2?研究难点及可能的解决方案 从现有刀具磨损监测技术来看，直接法操作性强，能够得到直观数据，避免了复杂的数据分析，但采集数据时容易受到环境干扰，采集数据不可靠，测量精度不高。而间接法虽然可以采集相对准确的数据，但它并不能直观反映刀具的磨损状态，需建立复杂的数学模型对磨损特征进行提取，过程复杂。 刀具磨损监测技术的研究现状及发展趋势 任泽宇 （浙江?杭州?311200） 摘要：刀具磨损的在线监测有助于提升刀具系统的稳定性和提高工件的加工质量，降低数控机床的故障率，减少故障时间，提高生产效率，对高精度的机械自动化加工有着重要意义。本文综述了现有的研究现状，并分析了现有技术的研究难点，提出了可能的解决方案，并展望了未来的发展趋势，为刀具磨损监测技术的发展提供了方向和拓展性思路。 关键词：刀具磨损；数控机床；在线监测 中图分类号：TG54；TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）01（下）-0076-02
建筑节能检测方法综述 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
建筑节能现场检测方法 田斌守 摘要本文综述了几种建筑物围护结构传热系数现场检测方法的原理、操作方法、适用条件，指出各种方法的优缺点及注意事项。 关键词建筑节能检测热流计法热箱法控温箱－热流计法非稳态法当今飞速发展的国民经济活动必然导致前所未有的资源能源消耗速度。而许多资源能源是不可再生的，为了人类的可持续发展，节约能源刻不容缓。据介绍，我国目前单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的2～3倍，而建筑能耗也占全国能耗总量的％。随着人民生活水平的不断提高、城市化进程的加快以及住房体制改革的深化，建筑能耗在我国增长趋势很大，很可能是我国今后能耗的一个主要增长点。为建设节约型社会，促进经济社会可持续发展，国家发展委员会发布了“节能中长期专项规划”，建筑节能作为三大重点领域中的一项，受到高度重视。建设部也相继发布了一系列建筑节能标准，其中包括若干强制性条款，目前正在建设领域逐步实施。 建筑节能工作从流程上可分为设计审查、现场检测、竣工验收三个大的阶段。对节能建筑的评价，从建设前期对施工图纸审查计算阶段、向现场检测和竣工验收转移是大势所趋。建筑节能现场检测也是落实建筑节能政策的重要保证手段。目前，全国范围内建筑节能检测都执行JGJ132－2001《采暖居住建筑节能检验标准》，它是最具权威性的检测方法，它的发布实施，为建筑节能政策的执行提供了一个科学的依据，使得建筑节能由传统的间接计算、目测定性评判到现在的直接测量，从此这项工作进入了由定性到定量、由间接到直接、由感性判断到科学检测的新阶段。 根据我们对建筑节能影响因素和现场检测的可实施性的分析，我们认为能够在实验室检测的宜在实验室检测（如门窗等作为产品在工程使用前后它的性状不会发生改变），除此之外，只有围护结构是在建造过程中形成的，对它的检测只能在现场进行。因此建筑节能现场检测最主要的项目是围护结构的传热系数，这也是最重要的项目。如何准确测量墙体传热系数是建筑节能现场检测验收的关键。目前对建筑节能现场检测的、围护结构（一般测外墙和屋顶、架