航空发动机零件加工刀具磨损及检测技术分析

摘要：传统的刀具磨损检测主要是人工辨别，在加工过程与开车后需要分析刀具切削声音与切削温度的变化，或者直接在刀具取下之后进行观察，无法保证精确性，也會导致加工的时间延长。新时期我国的制造业向着自动化方向发展，其中航空企业加工过程中对刀具精确度要求十分严格，需要对刀具磨损情况进行准确分析。基于此，本文从刀具磨损检测主要方法入手，希望相关分析对提升刀具质量带来帮助，进而提升航空发动机零件精密性。

关键词：航空发动机;零件加工;刀具磨损;检测技术

航空发动机是我国航空航天事业发展不可或缺的高端设备，为了保证航空发动机良好的运行能力，需要对零件进行精密加工。不过当前我国在刀具和加工材料分析还存在不足，近年来刀具磨损的检测技术得到进步，可以显著提升零件加工质量，以下进行相关分析。

一、刀具磨损检测主要方法

（一）直接检测方法

这种方法就是直接对道路磨损或者刀具破损检查的方法，也叫做刀具状态的直接监测技术，其中以下方法利用较多：其一，放射线检测方法。借助放射线检测装置分析刀具是否达到预期磨损状态，需要在刀具材料中掺入放射性的物质，刀具磨损期间就会释放切屑与放射性物质微粒，定期对切削周期的放射物质检查可以根据射线剂量反应刀具磨损量的大小，不过这种技术释放的放射性物质会危害人体会环境[1]。

（二）电阻测量法

该方法利用被检测的刀具和传感器接触时的电信号脉冲分析刀具磨损状态，在实际检测的过程中刀具会接触传感器的导电部分并形成电流回路，并且绝缘层把导电部分分成两个部分，由此在输出端得到矩形脉冲，出现刀具磨损时传感器导电部分持续时间更长，进而分析矩形脉宽变小，得到最大磨损宽度。这种检测方法的优势在于传感器的造价低，不过需要注意刀具的可切削性与寿命问题，不足之处是切削过程中刀具上的积屑可能导致传感器接触短路，使得精度下降。

（三）放电电流测量法

在切削刀具和传感器之间增加电压之后，刀刃的几何形状就会决定测量回路中流过的弧光放电电流大小，也就是刀尖与放电电极之间的距离，如果刀具出现磨损也会影响二者之间的距离与放电电流，在检测刀具磨损情况之后分析出刀具磨损情况。使用该方法的前提是刀具保持洁净，也不允许刀刃上和电极上出现导电微粒。

（四）光纤测量法

该方法是借助刀具磨损后刀刃部位对光的反射能力变化进行检测，如果刀具的磨损严重，那么刀刃反光面积较大，之后传感器测量光通量实现结果分析，不过在操作过程中会由于切削力引起的刀具位移或者热应力引起的变形导致检测的结果受到影响。

二、间接监测方法

（一）切削力测量法

切削力信号在刀具加工中信号更加稳定，并且和刀具的磨损关系密切，如今在工业中成功利用了测力传感器，受到切削力、扭矩的影响导致机床振动特性变化，之后刀具磨损状态、切削力也会变化，进行间接分析刀具的磨损情况[2]。

（二）温度检测方法

在刀具磨损量增强之后，切削的温度也会升高，导致刀具加速磨损，为此可以借助红外线辐射方法分析切削温度，操作方法是红外辐射感温器对准切削区，进而分析红外辐射强度在接收切削区的变化，间接分析了刀具的磨损和破损程度。

（三）电流和功率的监测技术

在刀具受到磨损之后，随着切削力增大导致切削功率增加，这一过程中电机的电流也会加大，进而出现负载功率也增大的情况，由此可以通过监测电流的方法识别刀具磨损情况。在利用该方法的过程中主要是在机床的驱动电路当中串接传感器，以此对磨损情况下的温度变化与电流测量。整体看来，这种检测方法具有测量信号简便、安装简易、不受加工条件限制、成本低等优势。不过这种技术会受到分辨率低和响应慢的影响，比如在精加工的过程中切削深度、进给量改变对机床功率改变影响较小，对精确识别造成不利影响。

（四）基于振动的监测技术

在切削的过程中振动信号包括了与刀具状态丰富的信息，并且机床、刀具、工件组成的切削系统和动态特征关系密切，表现为应用期间的振动信号和力信号都会出现三个方向的振动，需要结合不同的加工方法进行振动信号的方向选择。加速度传感器作为测量振动信号的传感器，在磁力的影响下直接被吸附在工件表面，所以安装便捷，不过会由于安装位置的不同导致信号受到影响，使得实际应用受到影响[3]。

结束语：

综上所述，当前对工业领域的刀具制造、加工与磨损的分析越来越多，实现了我国工业经济的健康发展，在航空发动机的制造中，需要确保刀具的耐磨性与切削精度，所以需要通过不同的技术手段分析，随着多种精密仪器与设备的出现，让刀具的性能进一步提升，继续助力我国航空事业的健康发展。

参考文献

[1]刘宏岩，杨鑫，杨健. 断刀检测及刀具磨损自动补偿技术研究[J]. 现代制造技术与装备，2021，57（1）：33-34.

[2]袁军，刘丽冰，张艳蕊. 刀具磨损状况的检测方法研究综述[J]. 现代制造工程，2021，22（3）：152-160.

[3]马国艳. 机床接触式刀具检测系统的开发与应用[J]. 金属加工（冷加工），2021，23（7）：80-82.

作者简介：李向前 ， 出生年月：1991年10月，性别，男，籍贯：辽宁省葫芦岛市，民族：汉族，研究方向，金属加工及质量控制