航空發動機零件加工刀具磨損及檢測技術分析

摘要：傳統的刀具磨損檢測主要是人工辨別，在加工過程與開車后需要分析刀具切削聲音與切削溫度的變化，或者直接在刀具取下之后進行觀察，無法保證精確性，也會導致加工的時間延長。新時期我國的制造業向著自動化方向發展，其中航空企業加工過程中對刀具精確度要求十分嚴格，需要對刀具磨損情況進行準確分析。基于此，本文從刀具磨損檢測主要方法入手，希望相關分析對提升刀具質量帶來幫助，進而提升航空發動機零件精密性。

關鍵詞：航空發動機;零件加工;刀具磨損;檢測技術

航空發動機是我國航空航天事業發展不可或缺的高端設備，為了保證航空發動機良好的運行能力，需要對零件進行精密加工。不過當前我國在刀具和加工材料分析還存在不足，近年來刀具磨損的檢測技術得到進步，可以顯著提升零件加工質量，以下進行相關分析。

一、刀具磨損檢測主要方法

（一）直接檢測方法

這種方法就是直接對道路磨損或者刀具破損檢查的方法，也叫做刀具狀態的直接監測技術，其中以下方法利用較多：其一，放射線檢測方法。借助放射線檢測裝置分析刀具是否達到預期磨損狀態，需要在刀具材料中摻入放射性的物質，刀具磨損期間就會釋放切屑與放射性物質微粒，定期對切削周期的放射物質檢查可以根據射線劑量反應刀具磨損量的大小，不過這種技術釋放的放射性物質會危害人體會環境[1]。

（二）電阻測量法

該方法利用被檢測的刀具和傳感器接觸時的電信號脈沖分析刀具磨損狀態，在實際檢測的過程中刀具會接觸傳感器的導電部分并形成電流回路，并且絕緣層把導電部分分成兩個部分，由此在輸出端得到矩形脈沖，出現刀具磨損時傳感器導電部分持續時間更長，進而分析矩形脈寬變小，得到最大磨損寬度。這種檢測方法的優勢在于傳感器的造價低，不過需要注意刀具的可切削性與壽命問題，不足之處是切削過程中刀具上的積屑可能導致傳感器接觸短路，使得精度下降。

（三）放電電流測量法

在切削刀具和傳感器之間增加電壓之后，刀刃的幾何形狀就會決定測量回路中流過的弧光放電電流大小，也就是刀尖與放電電極之間的距離，如果刀具出現磨損也會影響二者之間的距離與放電電流，在檢測刀具磨損情況之后分析出刀具磨損情況。使用該方法的前提是刀具保持潔凈，也不允許刀刃上和電極上出現導電微粒。

（四）光纖測量法

該方法是借助刀具磨損后刀刃部位對光的反射能力變化進行檢測，如果刀具的磨損嚴重，那么刀刃反光面積較大，之后傳感器測量光通量實現結果分析，不過在操作過程中會由于切削力引起的刀具位移或者熱應力引起的變形導致檢測的結果受到影響。

二、間接監測方法

（一）切削力測量法

切削力信號在刀具加工中信號更加穩定，并且和刀具的磨損關系密切，如今在工業中成功利用了測力傳感器，受到切削力、扭矩的影響導致機床振動特性變化，之后刀具磨損狀態、切削力也會變化，進行間接分析刀具的磨損情況[2]。

（二）溫度檢測方法

在刀具磨損量增強之后，切削的溫度也會升高，導致刀具加速磨損，為此可以借助紅外線輻射方法分析切削溫度，操作方法是紅外輻射感溫器對準切削區，進而分析紅外輻射強度在接收切削區的變化，間接分析了刀具的磨損和破損程度。

（三）電流和功率的監測技術

在刀具受到磨損之后，隨著切削力增大導致切削功率增加，這一過程中電機的電流也會加大，進而出現負載功率也增大的情況，由此可以通過監測電流的方法識別刀具磨損情況。在利用該方法的過程中主要是在機床的驅動電路當中串接傳感器，以此對磨損情況下的溫度變化與電流測量。整體看來，這種檢測方法具有測量信號簡便、安裝簡易、不受加工條件限制、成本低等優勢。不過這種技術會受到分辨率低和響應慢的影響，比如在精加工的過程中切削深度、進給量改變對機床功率改變影響較小，對精確識別造成不利影響。

（四）基于振動的監測技術

在切削的過程中振動信號包括了與刀具狀態豐富的信息，并且機床、刀具、工件組成的切削系統和動態特征關系密切，表現為應用期間的振動信號和力信號都會出現三個方向的振動，需要結合不同的加工方法進行振動信號的方向選擇。加速度傳感器作為測量振動信號的傳感器，在磁力的影響下直接被吸附在工件表面，所以安裝便捷，不過會由于安裝位置的不同導致信號受到影響，使得實際應用受到影響[3]。

結束語：

綜上所述，當前對工業領域的刀具制造、加工與磨損的分析越來越多，實現了我國工業經濟的健康發展，在航空發動機的制造中，需要確保刀具的耐磨性與切削精度，所以需要通過不同的技術手段分析，隨著多種精密儀器與設備的出現，讓刀具的性能進一步提升，繼續助力我國航空事業的健康發展。

參考文獻

[1]劉宏巖，楊鑫，楊健. 斷刀檢測及刀具磨損自動補償技術研究[J]. 現代制造技術與裝備，2021，57（1）：33-34.

[2]袁軍，劉麗冰，張艷蕊. 刀具磨損狀況的檢測方法研究綜述[J]. 現代制造工程，2021，22（3）：152-160.

[3]馬國艷. 機床接觸式刀具檢測系統的開發與應用[J]. 金屬加工（冷加工），2021，23（7）：80-82.

作者簡介：李向前 ， 出生年月：1991年10月，性別，男，籍貫：遼寧省葫蘆島市，民族：漢族，研究方向，金屬加工及質量控制