刀具为什么会磨损 刀具磨损是指刀具摩擦面上的刀具材料逐渐损失的现象。刀具磨损的形态一般有以下两种情况，有时是两种磨损兼有： 刀具磨损 前刀面磨损 当切削塑性材料时，切削厚度和切削速度都比较大时，切屑在前刀面会磨损出洼凹，这个洼凹称“月牙洼”。“月牙洼”产生的地方是切削温度最高的地方。 后刀面磨损 由于切削刃的刃口钝圆半径对加工表面的挤压与摩擦，在切削刃的下方会磨损出一条后角等于零的沟痕，这就是后刀面磨损。在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，切削脆性材料时，将会发生后刀面的磨损。 影响刀具磨损的几种原因 1、刀具材料 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，冲击韧性越低https://www.doczj.com/doc/c32261997.html,版权所有，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。对于石墨刀具，普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的，也就是钴含量稍高一点的;对于金刚石涂层石墨刀具，可在选材上适当选择硬度相对较好一点的，也就是钴含量稍低一点的; 2、刀具的几何角度 石墨刀具选择合适的几何角度，有助于减小刀具的振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺; (1)前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性能好，随着负前角绝对值的减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角的增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。 (2)后角，如果后角的增大，则刀具刃口强度降低https://www.doczj.com/doc/c32261997.html,版权所有，后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后，切削振动加强。 (3)螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长，切削阻力最
毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 圆弧形柔性铰链式二维并联压电微动平台的设计 1、前言 以柔性铰链为导向机构的超高精度微动工作台已被广泛用于能束加工、超精密检测、微操作系统等要求具有纳米级定位分辨率的技术领域中。随着纳米技术研究的深入发展, 高分辨率、宽行程、高频响的微动工作台越来越成为研究开发的热点和难点。随着科技的发展, 各类精密、超精密仪器仪表, 如图形发生器、分步重复照相机、光刻机、电子束和X射线及其检测设备等被广泛地应用于科学研究和现实生活中[3~5]。与此同时, 相配套的各类精密、超精密微动平台也应运而生。微动系统一般由微动平台、检测装置、控制系统3 部分组成。 2、微动平台简介 微动平台，或称为微位移机构，是指行程小(一般小于mm 级)、灵敏度和精度高的机构, 它是微动系统的核心。微动工作台主要由微位移驱动器、导轨和输出平台等组成。微位移驱动器直接把输入电压/电流转变成相应的输出位移, 而导轨则把此位移量传递到工作台。 3、压电陶瓷简介 由于压电陶瓷驱动器具有高刚度、高分辨率、无摩擦和磨损以及响应速度快等优点, 因而在纳米级的微定位装置中得到广泛应用。系统采用压电陶瓷微位移驱动器, 它是一种固体器件, 易与电源、位移传感器、微机等实现闭环控制, 无需传动机构, 具有位移精度高, 响应速度快, 功耗低等特点, 被广泛应用于微动平台的设计中。 压电效应的概念最先来源于压电晶体,当此类电介质晶体外加机械载荷时,晶体内部的正负电荷中心发生相对位移而产生极化,导致晶体两端出现符号相反的束缚电荷。反之，如将具有压电效应的电介质晶体置于电场中,由于电场的作用而引起电介质晶体内部正负电荷中心产生相对位移,致使压电晶体发生形变,晶体的这种现象称为逆压电效应。 在工程技术中应用较普遍的是由压电陶瓷材料制作而成的压电元件。通常选用压电常数较大的层叠式压电元件获取微变形,它的线性比较优良,且具有体积小、刚度大、形变相对较大、位移分辨率高和响应迅速的特点。 4、国内外研究现状
压电陶瓷微位移器件性能分析 我国1426所在80年代研制出的WTDS-I型电致伸缩微位移器在国内许多研究部门得到应用，但生产单位没有及时对该器件的迟滞、蠕变、温度特性，尤其是动态特性进行必要的研究。作者根据本文的研究需要，对国内应用该产品的情况进行了大量调研和实验研究，从而获得了一些有关该产品性能的情况，现介绍如下： 一、迟滞及蠕变特性 图5.9是作者测得的WTDS-I电致伸缩微位移器的电压 位移实验曲线。从实验中发现，在高压段，微位移器出现蠕变现象，即在一定电压下，位移达到一定值后随时间缓慢变化，在较长的时间内达到稳定值，这一现象是微位移器内部电介质在电场作用下的极化驰豫造成的。图5.10是在300伏时，微位移器位移随时间的变化曲线。 二、温度特性 原航空航天部303所对WTDS-I型电致伸缩微位移器的温度特性进行了测试。图5.11是在一定电压下，微位移器的伸长量与温度的关系曲线，当温度低于0℃或超过20℃时，伸长量变小。 三、压力特性 在作者的要求下1426所对WTDS-I型电致伸缩微位移器的压力特性作了实验，图5.12是实验曲线，该曲线表示在某一电压下器件伸长量（不包括器件因受力而产生的压缩量）与压力的关系，△S表示在某一压力下的伸长量，S0表示空载时的伸长量，303所也做了这一实验，其结果相同。从图中可以看出：压力对位移量的影响不大。 四、刚度特性 刚度是指器件本身抵抗外力而产生变形的能力。哈尔滨工业大学机械系对WTDS-IB型电致伸缩微位移器件作了这方面的实验。图5.13是刚度特性曲线，在不加电压的情况下，得到的器件压缩量与压力的关系。压缩量—力回归关系式为： S = 0.155F + 2.96 其中S—器件的压缩量(μm) , F—施加外力 (N) 其相关系数为：r = 0.988 刚度为： 6.45(N/μm) 从图5.13中可以看出：在载荷较小时压缩量随载荷的加大而增加较快，而在载荷较大时压缩量随载荷的加大而增加较慢，且基本呈直线关系增加。这主要是 由于器件的叠堆结构造成的，叠堆是由多 片压电陶瓷薄片粘接而成，各薄片间的接 触刚度较差，随外力的增加，由于接触变 形使接触面积增大，刚度提高，因而出现 了如图5.13所示的压缩量与载荷的关系曲 线。 图5.14为在不同压力下的电压—位移曲线。从图中可以看出，微位器的位移随载荷的增加而减小，但电压—位移关系曲线的基本形状不变。
微位移传感器（D-KB-50） 微位移传感器（D-KB-50） 产品简介 D-KB-50光栅测微传感器，是以高精度光栅作为检测元件的精密测量装置。与数显表配套，组成高精度数字化测量仪器。可以代替机械式千分表、扭簧比较仪、深度尺、电感测位移和精密量块，配以适当的转换器，可将温度、压力、硬度、重量等参数转换为数字量。用于自动化大生产中在线监测及精密仪器的位置检测。其优点是测量值数字化显示，精度高，稳定可靠，读数直观准确。亦可把测量数据输入计算机打印出测量数据或绘出曲线。 一、主要技术参数： 1.测量范围：0~10、0~20、0~30、0~40、0~50（mm）
2.栅距：10um（100对线/毫米），20um（50X寸线/毫米） 3.显示分辨率：0.5um，5um，1um 4.准确度：±1um，±2um 5.重复精度：±1个显示值 6.输出信号：相位依次相差90°幅值大于500mv二路或四路脉冲信号，无绝对参考零位 7.光源：红外发光二极管 8.接收元件：组合光电二极管 9.工作温度：0℃~40℃ 10.储存温度：-20℃~70℃ 11.外形尺寸：长*宽*厚＝L*42*22（mm），L0测杆伸出长度。 二、使用安装 光栅测微传感器主要用于高精度测量。使用时除保证环境条件外，正确的安装与使用不仅保证测量精度，还能延长使用寿命。光栅测微传感器正确安装位置是测杆朝下或水平放置。安装固定方式有两种：①以螺钉固定，固定孔中心距为22±0.2mm.②以①15轴夹紧。安装固定后，测杆中心线垂直于被测工件。 使用时，测头接触基面，数显表清零，轻轻提起测杆，当测头接触被测工件表面时，数显表显示值就是测量值。切忌快推或快速释放测杆，以免损坏光栅或因撞击影响传感器精度。 三、故障分析处理 1.光栅测微传感器与数显表对接后，数显表不显示。故障原因： ①电源未接通（保险丝熔断）②传感器输出插头与数显表插座接触不良：上述检查仍不能排除故障，应检查数显表电路或送厂家检修。 2.接通电源数显表工作正常，推动测杆，数显表现显示不进位。故障原因：检查传感器有无输出信号，若无输出信号属传感器内部故障，送厂家检修， 3.数显表进位正常，显示数字频频闪动。故障原因： ①检查输出信号幅值是否过低（一般幅值大于500mv） ②用示波器检查输出信号波形与相位是否正确，若不正确属传感器内部故障，送厂家检修。 ③检查屏蔽线接地是否良好。 公司名称 威海迪控电子科技有限公司
车床上切削时刀具的磨损一般是在高温高压条件下产生的，因此，形成刀具磨损的原因就非常复杂.它涉及到机械、物理、化学和金相等的作用。 现将其中主要的原因简述如下: 1.磨拉磨损切削过程中，切屑底层、工件加一表面上的一些硬度极高的微小硬质点，可在刀具的表面上刻出沟痕。这些硬质点对刀具的作用相当于砂轮中的磨粒的作用，所以称其为磨粒磨损。硬质点有碳化物(如FeC,TL,VC等)、氮化物(如TIN,SiM等)、氧化物(如SD，A里Oe等)和金属问化合物等。磨粒磨损在各种切削速度下都存在，但对低速切削的刀具(如拉刀、板牙等磨粒磨损是刀具磨损的主要原因。高速钢刀具的硬度和耐磨性低于硬质合金、陶瓷等，故其磨粒磨损所占的比贡较大。 2.粘结磨损切屑与刀具前刀面、工件加下表面与刀具后刀面之问在高温高压作用下接触.接触面问吸附膜被挤破，形成了新鲜表面接触，当接触面问隙达到原子问距离时就产生粘结。粘结磨损就是由于接触面滑动时在粘结处产生剪切破坏造成的。通常剪切破坏在强度较低的切屑一方.但刀而在摩擦、压力和温度连续作用下强度降低，也会破坏。此外，当前刀面上粘结的积屑瘤脱落后，会带走刀具材料.从而形成粘结磨损。粘结磨损的程度与压力、温度和材料问亲合程度有关。如在低速切削时，由于切削温度低，故粘结是在正压力作用下由接触点处产生的M性变形所造成，亦称为冷焊。在中速切削时，由于切削a度较高，促使材料软化和分子问的热运动，更易造成粘结。用T类硬质合金加工铁合金或含铁不锈钢时，在高温作用下伙元素之问会产生亲合作用.从而也会产生枯结磨损。所以低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损因素。 3.扩散磨损扩一散磨损是在高温下产生的。在切削金属时，金属与刀具接触，双方的化学元素在固态下相互扩散，改变了原材料的成分与性能，使刀具材料变脆，从而加剧了刀具的磨损。例如，用硬质合金切削钢材时，从800℃左右开始，硬质合金中的W,Co和C原子向钢中扩散，同时钢中的Fe原子向刀具中扩一散，使刀具表面形成新的低硬度、高脆性的复合碳化物，且由于Co含量的降低.刀具材料的粘结强度降低.从而降低了刀具表面的强度和硬度，加剧了刀具磨损。 4..相变磨损当刀具上最高温度超过材料相变盆度时，刀具表面金相组织会发生变化，如马氏体会转变为奥氏体.使硬度下降，磨损加剧。下具钢刀具在高温时易产生相变磨损。它们的相变沮度是:合金钢为300-3501C，高速钢为550-6001C.相变磨损严重时会造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。 本文由斗式提升机https://www.doczj.com/doc/c32261997.html, XSX提供转载请注明
第!"卷!第"期#$$%年&月!!!!!!!!!!!光学精密工程!’()*+,-./012+*,*3.4.5*.221*.5!!!!!!!!6378!"!938"!!: ;.8#$$%!!收稿日期! #$$%<$#<$&"修订日期!#$$%<$=#=O ##$$%$$"<$#>!<$P 新型压电步进型精密直线驱动器 刘国嵩!赵宏伟!曾平!程光明!杨志刚 "吉林大学机械科学与工程学院!吉林长春!"$$#%# 摘要!以压电叠堆为驱动元件&设计了新型的步进型精密直线驱动器’驱动器由于设计了独特的双侧对称箝位结构&可以利用精调斜块准确调整箝位面与动子的配合间隙&同时采用整体加工的柔性结构&保证了工作的稳定性和准确性’应用有限元分析方法对步进型精密直线驱动器进行了力学分析&并进行了大量的试验研究’试验测试结果表明(驱动器的分辨率达到=$.@)行程!?@@) 驱动速度达到&@@*@*.&可牵引!%$5的载荷’ 关!键!词!直线驱动器!压电叠堆!柔性铰链!精密驱动!有限元分析 中图分类号!J B P $"8&"J 9"?=!!文献标识码!R O .;-46.9,1601230->60-991$8 41$-3/91-E .-4-20/12320=30./I Q D A ;3<,3.5&e B R ’B 3.5
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。 位移传感器的主要分类 根据运动方式 直线位移传感器： 直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。 为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。 角度位移传感器： 角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地
板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。 根据材质 电位器式位移传感器：它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。图1中的电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。 霍耳式位移传感器：它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大，灵敏度越高；
在切割过程中建模与仿真刀具的磨损 摘要 对于研究了不同刀具的磨损类型实验和分析方法仍然是主要方式。 数值方法和模拟的快速进步，联系到越来越强大的计算机的存在可能会使用有限元法研究刀具磨损。 这项工作的主要目的是提出一种新的方法来预测在切割过程中刀具磨损的操作。 特别是，能源的消耗，连接刀具磨损量与摩擦消耗所使用的能量。另外， 在诱导切削残余应力和由于磨损的机理使工具几何形状变化之间的相互作用做调查。 为了进行这项研究中，它被提交到刀具磨损的测量实验中，特别是在失量切割中。正交切削操作使用商用有限元软件ABAQUS/ Explicit的数值模拟。 ?2013的作者。由Elsevier B.V. 发布。 根据第14届CIRP大会上的国际科学委员会负责选择和同行审查在会议的人的 加工操作。 关键词：刀具磨损;数值模拟;切割;切屑形成; 1.介绍、 刀具磨损在加工操作中对经济有很大的影响同时也影响表面加工完整性。事实上，刀具磨损影响刀具寿命和最终产物中的残余应力的质量。对于这些raisons对刀具的磨损很多调查都能在文献[1-2-3]中找到。刀具在正交切削下的磨损模拟的开发要么是验证磨损的机理。要么是在这些模拟中，研究人员往往会更好地理解刀具磨损的残余应力对最终产物的影响[4]。在一些研究[5-6]的在一个子程序实现刀具磨损模型，是相对的像磨损和扩散特定的磨损机理磨损。因此，在本次调查中，具体机制被认为在很大程度上影响了磨损现象。事实上，刀具的磨损受几个不同类材料的附着力、侵蚀、腐蚀、磨料和断裂。在切割过程中，刀具几何形状的改变受刀具磨损的影响。此更新的刀具几何形状主要是参照，在数值仿真，通过该工具面节点的运动[7]。这个方法是使用一个特定的子程序的评估切削变量，如温度，正常压力，并且在正交切削模拟中每个节点工具滑动的距离。在这之后，其他子程序启动征收节点的运动。 现有磨损模型可分为两个类型：第一种是切削参数、刀具寿命型，这样的泰勒公式，第二个是切割过程中的变量通常是基于一个或若干磨损机制[8]。这个模型无力的，因为，一方面，磨损现象被建模为不连续的现象的时间而不是真实的情况。在另一方面，它是在实施的的限制磨损机理，即磨损问题降低到1或2的磨损机制。 磨损接触的现象说明了通过形成之间的关系微动系统碎片和摩擦中消耗的能量。这个耗能是更加可控制在接触区中使用量方面[9]。这种方法是实验性的，一个摩擦磨损试验机，用于量化接触力的值，然后将能量耗散因摩擦以及与它链接遗失的能量耗散在这个区域 [10]。 由于这些原因，本文提出了一种新的的方法，它提供了不仅是一个全球性的建模磨损现象，而且还是两个组合方面，正交的切割的配置中工具的磨损和在最终产物中的残余应力的影响。 为了带领这项研究中，提出的方法有三个不同的部分。在第一部分中，一个工磨损由测量呈现。此后，能量办法提出修改后用于在应用程序中正交切削。一种数值模拟正交切割操作正在开发，使用了商用的有限元软件ABAQUS/ Explicit。最后一部分，包括刀具磨损演变的数值结果在仿真和结论。 2.实验测试 在实验测试中，进行验证有限元模型，并测量渐进刀具磨损，包括转制成42CD4与操作
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。
微位移执行器是精密驱动系统的末端执行环节，由驱动元件(致动器)和微位 移传递机构二部分组成。目前，微位移驱动元件种类很多，如机电驱动类、电磁 驱动类、压电／电致伸缩驱动类、磁致伸缩驱动类等。从控制精度和可操作性分 析，压电陶瓷驱动器以其体积小、分辨率高、响应快和推力大等特点有其独特的 优点，但它的输出位移小，尤其在需要较高频响场合位移输出幅度受到了很大的 限制，故目前主要应用在加工中的误差补偿、微量进给和精密调整等场合。 压电陶瓷驱动器(PzT)具有体积小、分辨率高及承载能力强等优点，使用Pzr 控制简单，易实现亚微米甚至纳米级的精度，且不产生热量和噪声。 2.2.1 压电陶瓷微位移器的原理、特点及应用 压电陶瓷微位移器是由多层压电陶瓷薄片，经过多层叠层技术制成的固态移动器，它能直接将电能转换成动能(机械位移)。压电驱动的工作原理是基于压电体具有逆压电效应： 即当压电体受电场作用时会产生形变。与其他形式的驱动相比，压电驱动具有的 最大特点和优点是为微米、纳米量级的位移或运动提供了新手段和新途径。同时， 压电驱动具有控制方便、位移分辨率高、频率响应好、不发热、推力大、无噪声、 外界干扰小等优点。但压电陶瓷本身存在着非线性、迟滞、蠕变等缺点，需要通 过一些措施来改变和补偿。压电驱动具有很大的发展前途，大多应用在高技术 领域，如光纤光学定位，自适应光学，生物工程细胞穿制，精密微定位，摄影， 摄像器材快门控制，光纤熔接机等。 2.2.2 电致伸缩陶瓷微位移器(以WTDS型为例) WTDS电致伸缩微位移器是由PLZT陶瓷材料(在电场作用下，该材料晶格定位引起介电驰豫而发生形变)，经叠层工艺制作而成的。它是一种高分辨电压控制微小应变的器件。其位移量是由叠层数和电场大小控制的。它具有工作电压低、分辨率高、响应快、滞后小、回零再现性好、无老化现象、稳定性好等突出优点。它是光学、机械加工、电子、航空、生物、医学、遗传工程和光纤通讯等领域中实现超精定位、超精加工、误差补偿、相位调制等功能的理想执行器件。该器件定位精度可达亚微米级，分辨率可达到几十纳米。
刀具磨损的几种原因 2009-09-10 11:37 刀具坚硬，可随着使用时间推迟，刀具也会有一定磨损，影响刀具磨损几种原因有哪些呢？通过汇总得出了几种原因。 1、刀具材料 刀具材料决定刀具切削性能根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度韧性一对矛盾，也刀具材料所应克服一个关键。对于石墨刀具，普通TiAlN涂层可选材上适当选择韧性相对较好一点，也就钴含量稍高一点；对于金刚石涂层石墨刀具，可选材上适当选择硬度相对较好一点，也就钴含量稍低一点； 2、刀具几何角度 石墨刀具选择合适几何角度，有助于减小刀具振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺； （1）前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击摩擦性能好，随着负前角绝对值减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。 （2）后角，如果后角增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后，切削振动加强。 （3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件刃长最长，切削阻力最大，刀具承受切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力切削振动都最大。当螺旋角去较大时，铣削合力方向偏离工件表面程度大，石墨材料因崩碎而造成切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力切削振动也都有所增大。因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力切削振动影响前角、后角及螺旋角综合产生，所以选择方面一定要多加注意。 通过对石墨材料加工特性做了大量科学测试，PARA刀具优化了相关刀具几何角度，从而使得刀具整体切削性能大大提高。 3、刀具涂层 金刚石涂层刀具硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层石墨加工刀具最佳选择，也最能体现石墨刀具优越使用性能；金刚石涂层硬质合金刀具优点综合了天然金刚石硬度硬质合金强度及断裂韧性；但国内金刚石涂层技术还处于起步阶段，还有成本投入都很大，所以金刚石涂层近期不会有太大发展，不过我们可以普通刀具基础上，优化刀具角度，选材等方面改善普通涂层结
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
先进功能材料课程论文 学院：材料学院 专业：材料学 学号：11S009078 姓名：鲁明 2012年5月20日
压电材料驱动器研究进展 鲁明 11S009078 摘要：作为新型功能材料驱动器家族中的重要成员，压电陶瓷在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。由压电陶瓷构成的精度高、控制方便、能耗低的驱动器，在精密伺服控制系统中具有独特的技术优势。详细阐明了压电驱动器的独特优点，概述了其结构类型与应用分类。在此基础上，综述了该驱动器研究与应用中的若干热点以及未来的发展趋势。 关键词：压电驱动器；精密控制；应用 简介： 压电驱动器以其尺寸小、线性好、控制方便、位移分辨率高、频率响应好、能耗低、无噪声等特点，己成为一种理想的微位移驱动装置，非常适合在精密定位及小负载、大转矩、高精度的机械传动装置等领域中应用。Et本的M．Asano，T．Matsuoka等人应用8块压电陶瓷片通过变换驱动时序和相位研制成了针型驱动器[1]。这种驱动器主要用来作为微型管道机器人的动力源。它可以实现精确的位移(0．5微米)，并有很快的移动速度(103mm／s)，其最大驱动力是0．02256N。德国Karlsrule大学用压电驱动器作为驱动单元研制成功的定位机器人[2]，可实现三自由度的运动，其运动精度为5nm。美国加利福尼亚大学R．S．Feairng 等人结合仿生学原理，研制了用于微飞行昆虫的振翅压电微驱动器[3]。该驱动器最大速度为0．9mm／s，最大步长为36m，最小步长0．142m。近年来，日本东京理工大学的JamesFirend 等人研制了体积为4mm×3mm×8．5mm的旋转振动压电微驱动器[4]，在87．1mN负载下，最大输出转矩0．1N·m。国内许多高校和科研机构也做了应用研究工作，但研究成果尚未实用化。 一结构类型 按驱动方式不同，压电驱动器可分为刚性位移驱动器和谐振位移驱动器。 刚性位移驱动器的驱动模式主要有多层式驱动器和单(双)晶片驱动器，此外还有Rainbow驱动器、Moonie驱动器和Cymbals驱动器等，几种模式在大小、质量、位移量及负载能力上均各有特点。 多层片式陶瓷驱动器(MLAS)是利用单片陶瓷电场作用下直接伸长变形，再通过多层叠加使总的变形量达到一个较大的数值。MLAS具有承载力大、响应快、位移可重复性好、体积效率高、电场控制相对简单等优点，缺点是位移量较小、电容高。 D33双晶片弯曲驱动器是由两片相同的沿厚度方向极化过的压电陶瓷片粘结在一起形成的，结构如图l所示。d单晶片弯曲驱动器结构与双晶片不同之处只是由金属代替了其中的一片陶瓷。将弯曲驱动器一端固定，构成悬臂梁结构，沿z轴方向施加电场，驱动器自由端发生弯曲变形[5]。 D33单晶片弯曲驱动器结构如图2所示。其中导电环氧树脂既起到电连结作用，又提高了驱动器的断裂韧性，从而使驱动器能承受很大的弯曲应力而没有机械损坏。d双晶片弯曲驱动器是用同样的压电陶瓷体代替了图2中的金属板。由于常用压电陶瓷的d值是d的2～2.2倍，所以这种结构的驱动器在相同电场强度作用时产生的位移量比d33弯曲驱动器要高得多。
位移传感器 一、简介 位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。 二、工作原理 电位器式位移传感器，它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。 物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。
压电陶瓷应用研究进展 程院莲,鲍 鸿,李 军,李小亚 (广东工业大学自动化学院,广东广州510090) 摘 要:阐述了压电陶瓷在振子、换能器及光电等方面的应用及近年来所取得的最新成果;给出了具体的最新应用实例。 关键词:压电陶瓷;超声换能器;压电驱动器 中图分类号:TN712+ 5 文献标识码:A 文章编号:1672-4984(2005)02-0012-03 Research progress in applications of piezoelectric ceramic C HENG Yuan -lian,BAO Hong,LI Jun,LI Xiao -ya (College of Automation,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510090,China) Abstract:The applications to the aspects such as piezoelectric resonators ,piezoelectric transducer,photo devices,and the newest research outcomes made in the recent years are expounded,some newest application examples are also given Key words:Piezoelectric ceramic;Ultrasonic transducer;Piezoactuator 收稿日期:2004-06-09;收到修改稿日期:2004-08-17基金项目:广东省教育厅科研基金项目资助(030058)作者简介:程院莲(1978-),女,硕士研究生,主要从事检测技术与自动化装置研究。 1 引 言 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,它具有压电效应。所谓压电效应是指由应力诱导出极化(或电场),或由电场诱导出应力(或应变)的现象,前者为正压电效应,后者为负压电效应,两者统称为压电效应。目前为止,压电陶瓷的这种压电效应已被应用到与人们生活密切相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。可见压电陶瓷应用的研究意义非常重大。随着新工艺和新材料的出现,压电陶瓷应用日新月异,本文描述了一些压电陶瓷新应用成果。 2 压电陶瓷的广泛应用 压电陶瓷的应用十分广泛。大体说来,可分为频率控制、换能传感和光电器件等方面。2 1 压电陶瓷频率控制器件 压电频率控制器件有滤波器、谐振器和延迟线等,这类器件使用于道倍机、微机、彩电延迟电路等中。压电陶瓷片(压电振子)在外加交变电压作用下,会产生一定频率的机械振动。在一般情况下这种振动的振幅很小,但是当所加电压的频率与压电 振子的固有机械振动频率相同时会引起共振,振幅 大大增加。这时,交变电场通过逆压电效应产生应变,而应变又通过正压电效应产生电流,电能和机械能最大限度地互相转换,形成振荡。利用压电振子这一特点,可以制造各种滤波器、谐振器等,其频率稳定性好,精度高,适用频率范围宽,体积小,不吸潮,寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,所以目前已取代了相当大一部份电磁振荡器和滤波器,而且这一趋势还在不断发展中。2 2 压电换能器及传感器 压电陶瓷在交变电场作用下,会产生伸缩振动,从而向介质中发射声波。当交变电场的频率与压电陶瓷的固有机械频率相近时会产生共振,它能发出很强的超声波振动。因而可利用所产生的高强度超声波来改变物质的性质和状态,如超声清洗、超声乳化以及制作各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工等。压电晶体产生的超声波在介质中传播,遇到障碍物时,大部分声能被折回形成回波,回波再被压电晶体接收转变成电信号,电信号的幅度与给定频率下的声信号的幅度成比例。根据此电信号的各种参量,可以进行超声医疗,对金属进行无损探测以及探测水下物体等。其中把声能转换为电能的换能器叫作接收器或水听器;把电能转换为声能的换能器叫作发射器。声纳就是这方面的一个广泛应用,有些声纳用同一只换能器来发射和接收声音;另一些则使用分开的发射器和水听器。其 第31卷第2期 2005年3月中国测试技术 C HINA MEASUREME NT TECHNOLOGY Vol 31 No 2Mar,2005
《传感器原理及应用》课程 考核论文 题目电感式微位移传感器分析及应用实例 班级 学号 姓名 成绩 机械与汽车工程学院机械电子工程系 二零一四年五月
目录 摘要 2 引言 2 一、电感式传感器组成及原理 3 二、电感测头的结构11 三、差动变压器应用11 四、电感式微位移传感器应用实例12 参考文献23
电感式微位移传感器分析及应用实例 摘要：随着现代制造业的规模逐渐扩大，自动化程度愈来愈高。要保证产品质量，对产品的检测和 质量管理都提出了更高的要求。电感式微位移传感器是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测 量仪器,应用于微位移测量已有比较长的历史. 本文主要对电感式微位移传感器进行了系统性分析，阐 述了其物理效应、构成、结构、测量电路、显示装置等基本内容，并在网上对此传感器进行了选型，结 合其产品手册/使用说明书，详细说明了此传感器的用法，并进行了举例说明。 关键词: 电感式传感器，相敏检波，零点残余电压 Abstract:With modern manufacturing scale expands gradually, more and more high degree of automation. To ensure the quality of product, the product testing and quality management are put forward higher requirements. Inductive micrometer is a kind of extremely high resolution, reliable operation, long service life measuring instrument, used in the micro displacement measurement has a long history. This article mainly has carried on the systematic analysis to inductance displacement of weak, expounds the physical effect, composition, structure, measuring circuit, display device, the basic content, and for the selection of this sensor on the net,
２００８年７月第４卷第３期 系统仿真技术 ＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｌ．．２００８ Ｖ０１．４．Ｎｏ．３ 中图分类号：’ｒＭ２８２文献标识码：Ａ 基于虚拟仪器的压电微位移驱动器线性化研究 秦文罡，陈志超，吴威，高爱华 （西安工业大学光电工程学院，陕西西安７１００３２） 摘要：根据压电陶瓷的非线性特性，提出了一种采用离散电压标定和控制压电微位移驱动器线性化的方法。利用数模输出卡，输出不同步长的单个的离散电压，控制压电陶瓷伸长的速度，从而达到利用选取的电压值参数来控制压电陶瓷伸长速度的目的。选取恰当的电压值，可以使得压电驱动器在时间域上线性地伸长而达到线性化。设计基于Ｌａｂｖｉｅｗ的控制系统，并对线性化方法进行了原理分析和实验。实验结果表明，该系统可以有效地在０～３００Ｖ范围内使压电微位移驱动器的∞＃量与时间成线性关系，定位精度为１］ｔｉｍ。 关键词：压电驱动器；线性化；虚拟仪器 ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｉｎｅａｒｉｚａｔｉＯｎＯｆＰｉｅｚＯｅＩｅＣｔｒｉＣＡｃｔｕａｔｏｒ ＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌｌｎＳｔｒＵｍｅｎｔ ＱｌＮＷｅｎｇａｎｇ．ＣＨＥＮＺｈｉｃｈａｏ．ＷＵＷｅｉ，ＧＡＯＡｉｈｕａ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｌｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｌｌ７１００３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒ’Ｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ａｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃ— ｔｕａｔｏｒ’Ｓｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｃｒｅｔｅｐｏｉｎｔｏｆｖｏｌｔａｇｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｉｇｉｔａｌ—ｔｏ—ａｎａｌｏｇ（ＤＡ） ｏｕｔｐｕｔｃａｒｄ，ｏｕｔｐｕｔｓｉｎｇｌｅｖｏｌｔａｇｅｗｈｉｃｈｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｔｅｒｖａｌ．Ｉｎｔｈｉｓｗａｙ，ｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅ－ｒａｍｉｃ’Ｓｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｓ．Ｉｔｃａｎｂｅｅｌｏｎｇａｔｅｄｌｉｎｅａｒｌｙｉｎｔｈｅｔｉｍｅｆｉｅｌｄ ｗｉｔｈｔｈｅｓｐｅｃｉａｌ ｖｏｌｔａｇｅｓａｄｏｐｔｅｄｂｅｆｏｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔｅｓｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｐｒｏｇｒａｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｌｉｎｅａｒｉｚｅｔｈｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅ－ｒａｍｉｃｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ０—３００Ｖ，ａｎｄｔｈｅｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｌｏｗｃｏｓｔｗｉｔｈｕｎｉｖｅｒｓａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗｉｔｈ１ｈｉｌｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒ；ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ；ｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ １引言 压电微位移驱动器是一种利用压电陶瓷逆压电效应制作的微位移器，广泛应用在微机电系统、超精密加工、微电子、光电子和生物工程等前沿学 基金项目：陕西省重点实验室开放基金资助项目 （ＺＳⅪ２００７０３）科领域。但是，由于压电陶瓷自身电压与伸缩量问的非线性，即不满足Ｓ＝扭线性关系［１。］，给驱动器精确定位带来误差，使驱动器转换信号失真。降低了其控制精度。因此必须采取适当措施，控制其非线性。由于现在各种牌号的压电陶瓷特性曲线各不相同，快速方便地对其进行线性化校正非常必要。用传统的方式制作的驱动电源∞再】，由于数据存储在电可擦写可编程只读存储器中， 万方数据