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立铣刀崩刀在线检测技术的研究与应用

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唐恒金亮

摘要：本文对立铣刀的基本信息及现状进行了论述，通过对立铣刀在线检测方法和机构的分析及研究，实现了立铣刀崩刀后的可探测性，减少了工件返修和报废浪费，可为其他发动机工厂提供参考。

关键词：立铣刀崩刀在线检测

ResearchandApplicationofVerticalMillingCutterCollapsingon-lineDetectionTechnology

TangHengJinLiang

Abstract：Thispaperdiscussesthebasicinformationandcurrentsituationofmillingcutter，throughanalyzingandresearchingon-linedetectionmethodsandequipmenttoimplementthedetectability，andreducestherepairingandscrapingofworkpieceafterverticalmillingcuttercollapsing，whichcanprovidereferenceforotherenginefactory.

Keywords：verticalmillingcutter，collapseknife，on-linedetection

1立铣刀基本信息

立铣刀的主切削刃在圆柱面上，端面上的切削刃是副切削刃。立铣刀在加工过程中不能沿着铣刀的轴向作进给运动，只能在加工表面做径向切削。立铣刀可用于侧面加工、槽加工、曲面加工及凸台端面等特征的加工。一般根据已加工表面的形状及加工面的质量要求，采用的立铣刀的种类也会不同。特别是随着制造业的飞速发展，人们对刀具的涂层技术与材料技术的研究有了突破性的进展，涂层硬质合金整体立铣刀和可转位立铣刀逐渐普及，慢慢替代了传统的高速钢整体式立铣刀，并被广泛应用在模具加工、高硬度材料等加工领域。

对于立铣刀的整体结构，可切削的部位主要由刀径、排屑槽、刃长、螺旋角等构成，（见图1）。刀径一般根据被加工面的形状和尺寸来选择。排屑槽的作用是便于切屑排出，使其断屑不会对已加工表面造成不良影响，排屑槽的形状和特点会影响到加工效率和加工质量。刃长的选择一般是根据被加工表面的余量来进行选择，特别是对于存在单边侧面铣削的被加工表面，刃长的选择尤其需要注意。单边侧面铣削会使立铣刀刃长受力过大，一般在立铣刀失效模式中，崩刀或崩刃的情况占大多数，而在轴向方向上的断刀的占比就比较少。因为目前在国内外所有发动机工厂中，立铣刀崩刀都没有在线检测技术和机构，所以立铣刀在线检测是各发动机工厂迫切需求的。

2立铣刀现状

由于市场需求，柳州某汽车公司吸取了B15T增压发动机的项目经验，在此基础上研发了N15T增压发动机来降低排放和获得更强的动力，特别是对N15T增压缸体的喷油嘴安装面进行了相关优化。改进后的N15T增压缸体喷油嘴安装面结构更复杂，单边切削余量更大，所以对立铣刀的加工工艺及检测手段要求更高。2019年10月份该公司发动机工厂在N15T增压缸体项目制造过程中，因立铣刀悬伸长及安装面切削余量大，导致立铣刀频繁崩刀。立铣刀崩刀会导致安缸体喷油嘴安装面存在铣不完和加工断刀的情况（见图2-7），异常工件需要进行返修造成返修浪费;造成刀具寿命下降、制造成本上升。（见图8）喷油嘴安装面加工异常会导致增压喷油嘴安装不上、安装角度异常，从而出现发动机漏油、活塞冷却能力下降，发动机运转时温度过高、发动机拉缸、动力性下降等严重售后质量问题。

因立铣刀直径较大，一般潜在失效模式为崩刀。目前几乎所有的立铣刀都无法采用断刀检测的手段来识别是否崩刀，另外国内外所有发动机工厂都无在线检测崩刀的检测机构或设备，不能及时有效地判断出立铣刀是否失效，时常导致批量质量问题的发生。通过调查该发动机工厂缸体线所有刀具并进行分类分析，立铣刀占总刀具总数的4%左右。因为部分立铣刀加工工艺较为复杂，加工环境恶劣，特别是对于在缸体曲轴室内的加工特征，当刀刃崩刀发生后，失效特征员工很难发现，极易产生批量质量问题，所以需对重要立铣刀增加在线检测手段。（见图9-10）

3立铣刀崩刀检测方案分析及研究

在CNC（加工中心）中，大多数设备制造商都会设计相关的刀具断刀检测功能，其目的是为了检测刀具的加工状态，避免因刀具断刀产生批量质量问题。断刀检测的原理是：用定位驱动装置将滑板移到带有扫描系统的钻头或丝锥刀尖处。如果刀具完整，则感应式的接近开关检测到弹簧薄钢板，并发送刀尖存在的信号;如果刀尖断裂，则弹簧