数控加工机床因加工效率高且工序集中等特点，成为了制造业中主要加工设备。其中刀具是机床的直接执行件，加工过程中与工件和切屑直接接触，受到剧烈的摩擦和冲击，极易产生磨损，影响机床性能和加工质量。据统计，因刀具磨损造成机床停机时间占全部停机时间的20%，而有效的监测系统能提高10%~50%的加工效率，降低10%~40%的生产成本。一、检测方式目前刀具磨损检测大致可分为直接检测和间接检测两种方式，具体分类如下。（1）间接检测法间接法是利用在切削加工过程中与刀具磨损相关的变量参数来间接获取刀具磨损状态，常用的变量参数有切削力、温度、振动、主轴电流和功率等，是传统的刀具磨损检测方法；无需在设备停机或者切削过程间隔中监测，但不能获得具体的刀具磨损量，易受传感器信号受加工工况、环境噪声和机床固有噪声的影响，较难保证检测结果的准确性。（2）直接检测法通过检测刀具几何尺寸或表面纹理是否发生变化判断刀具当前状态，常用方法有放射线法、接触法和视觉检测法等。放射线法就是在刀具的表面涂抹一定量放射性物质，利用放射线传感器进行检测，当未检测到放射性物质时，说明刀具已经磨钝。该方法检测相对片面，且容易造成放射性污染且无法实现在线检测。接触法使用接触式传感器来感知刀具磨损前后尺寸变化，进而判断刀具的磨损状况，该方法检测结果精确，但是需要停机，同样无法实现在线检测。二、视觉方案通常基于机器视觉的刀具状态检测可分为三类方案：分别为针对刀具、针对加工工件和针对切屑进行分析，本文主要针对直接进行刀具检测方案展开介绍。1、离线检测离线检测指将刀具拆卸下来进行状态检测，可基于三轴机械系统及光学成像系统组成。二维位移控制系统和转台旋转系统驱动光学系统至刀具局部＊佳待测位置，利用LED环形光源前向光直向照明，结合像素当量精确测量刀具磨损面积，实现精密检测。2、在线检测相较于离线采集，在线检测系统无需拆卸刀具，将视觉采集系统部署在机床内部，设备整体较为集中，不影响机床正常工作，即可实现刀具自动检测。

刀具寿命:从开始加工到刀尖报废整个过程中刀尖切削工件的时间或切削过程中在工件表面实际的长 度。刀尖加工时间为每个刀具公司计算刀具寿命的主要考核指标。一般以每个刀刃连续加工15-20 分钟为刀具的使用寿命 刀具寿命由每个公司在实验室中相对理想的状态下测算出来。根据不同的工件材质、不同的切削深度和 进给量,按每个刀刃连续加工15-20分钟进行计算,算出相应的线速度与进给的关系,即构成了相 应的切削参数表。能否进一步提高刀具寿命? 刀具寿命可以提高,但只能以牺牲线速度为前提。线速度越低,刀具寿命增加相应 更明显。但线速度过低,会导致加工时产生振动,从而降低刀具寿命。 影响刀具寿命的因素 1、线速度:线速度对刀具寿命的影响＊大。如果线速度高于样本规定线速度的20%,刀具寿命将降低 为原来的12;如果提高到50%,刀具寿命将只有原来的15。 2、切深:切滐对刀具寿命的影响没有线速度大。每种槽型都有一个比较大的切深范围。粗加工时,切 深尽量加大,保证＊大的余量去除率;精加工时,切深尽量小,保证工件的尺寸精度和表面质虽 但切深不能超过槽型的切削范围。 3、进给:相比较线速度和切深,进给对刀具寿命的影响＊小,但对工件的表面质量影响＊大。粗加工 时,加大进给可以提高余量的去除率;精加工时,降低进给可以提高工件的表面粗糙度。4、振动:振动是除三大切削要素外,对刀具寿命影响＊大的因素。振动产生的原因很多,包括机床刚 性、工装刚性、工件刚性、切削参数、刀具槽型、刀尖圆弧半径、刀片后角、刀杆悬伸长度等, 主要是由于系统刚性不够,不能抵抗加工时的切削力,导致加工时刀具在工件表面不停的振动所致 。 5、刀片材质:工件加工时,我们主要考虑的是工件材质、热处理要求以及是否断续加工等。例如:加 工钢件的刀片和加工铸铁的刀片、加工硬度为HB215和HRC62的刀片都不一定相同;断续加工和连 续加工用的刀片也不会相同。 6、刀片使用次数:刀具使用过程中会产生大量的热量,使刀片温度大幅度升高,而不加工时或用冷 却水冷却,又会使刀片温度降低,因此刀片一直处于一种较高的温度变化范围内,使刀片不停地热 胀冷缩,导致刀片出现细小的裂纹。

作为重要的实体经济行业，机械制造业有着自己的一套行业规则。其中一条，就是对于刀具管理的重视。机械制造类企业关注的重点往往在刀具管理上，因为由于刀具管理而产生的成本控制与产品盈利将直接影响企业的整体效益和综合竞争力。因此，如何提高刀具的经济效益，提高刀具的可靠性和维修性，减少故障，使企业获得更大的、稳定的盈利也是大部分机械制造类企业长期关注的内容。除此之外，刀具的管理还有以下几点重要性：一、好的刀具管理可以帮助提升设备的使用寿命。不同的刀具有着不同的特性，包括材质、型号等。而刀具管理的一个很重要的任务就是帮助设备挑选出＊合适的刀具。切削效果可以体现在平行度、粗糙度以及切削参数上，而通过好的刀具管理，可以提升设备的刀具寿命。二、刀具管理是影响设备单位产量的直接因素我们知道，在刀具切削中，有一个参数为进给量（F）。进给量（F）的定义为每分钟工作台移动的距离。合适的刀具可以在很大程度上提高这个参数，也就是提高设备的单位产量。而选择合适的刀具的过程，就是刀具管理的很重要的一部分。因此，只有做好刀具管理，才能提高设备单位的产量。三、刀具管理可以帮助企业降低生产成本刀具是易耗品，但并不是廉价的易耗品。通过刀具管理，减少刀具耗损率，降低维修费用，很大程度上为企业节省了生产成本。而为企业节省人力成本的方式，＊为大家所接受的，是刀具管理外包。因此，若既想为企业节省生产成本，又想为企业节省人力成本，＊好的方法是选择刀具管理外包。

陶瓷车刀的寿命一般为180-240分钟，刀具寿命较长，因为陶瓷刀主要用于精加工，半精加工。刀具材料的切削性能愈差，则切削速度对刀具耐用度的影响愈大，因此必须将耐用度规定得高一些，以降低切削速度。在同类刀具中，一般高速钢刀具的耐用度要比硬质合金刀具规定得高一些。在确定刀具耐用度时，应考虑以下几点：1、对于制造及刃磨都比较复杂，价格昂贵的刀具，例如铣刀、齿轮刀具等，耐用度应规定得比简单而价廉的刀具（如车刀、钻头等）高一些，这样可减少刀具的消耗，降低加工成本。2、对于装卡、调整比较复杂的刀具，例如多刀车床上的车刀、组合机床上的钻头以及复合刀具等，为了节约换刀所花费的时间，耐用度应规定得高一些。刀具监控对一些换刀简便的刀具，如可转位刀具，则耐用度可规定得低一些。一般多刀车床和组合机床的刀具耐用度约为通用机床上同类刀具的2~4倍，而可转位车刀的耐用度约为焊接式车刀的1/4~1/3。3、加工大型工件时，为了避免在切削行程中换刀，刀具耐用度应规定得高一些，一般为中、小件加工时的2~3倍。

　无论采用哪种加工方法，其目的是为了＊大限度的降低切削部位的刀尖和零件被加工区域的温度，防止被加工零件表面硬化和刀尖温度过高，增加散热区域、控制切削力。如采用摆线走刀和大进给铣削等方法均能提高其加工效率，延长刀具寿命。第一：充分的冷却、适当的加工线速度、有效的断屑、合理的刀具包角对于控制刀尖温度非常有效。对于同时具有内冷却的CNC机床和刀具，应该尽量使用＊利于降温的内冷却功能，以便使强有力的高压水流带走大量的切削热，确保加工区域保持在一定的温度范围内。即使没有内冷却功能的机加工设备，也建议使用外传内冷却刀柄，同时增强冷却压力，改善冷却效果。第二：适当地控制刀具的切削力和切削速度，也是降低加工区域温度、延长刀具寿命＊有效的方法之一。通常加工难加工材料一般均采用精磨的刀具刃口、较小的切削深度和切削宽度。根据不同的难加工材料、零件结构和加工设备等因素，选用合理的切削线速度非常重要。在通常加工中，镍基合金应控制在20~50m/min，钛合金应控制在30~110m/min，PH不锈钢应控制在50~120m/min。第三，对于同样的机床和零件，加工难加工材料的方法会大大影响刀具的加工效率和刀具寿命。无论是采用摆线加工、螺旋插补和大进给铣削方式，其目的都是降低切削力、减小切削区温度。摆线切入法可＊大限度减小切削区，使得刀具的实际切削包角＊小，延长刀具每齿的散热时间；螺旋插补使得每齿切削量相对均匀，特别是在拐角处＊为明显；大进给切削方式，以小的切深、大的进给有效地减小了切削力，使得加工中产生＊小的切削热，加工区域温度＊低。第四，保证加工中断屑，也是控制温升的有效途径。一般在金属加工中大量的切削热产生在切屑上，有效地断屑会使加工中产生的大量切削热被切屑带走。通常情况下，在加工中我们不希望有长的切屑产生。对于难加工材料的加工更应该注意，特别是对于粗加工工序，在整个加工系统刚性允许的情况下，应尽量使其在整个加工过程中产生断屑，尽量采用逆铣方式，使形成的铁屑由厚变薄，并且铁屑形状为“9”字形、“6”字形或“C”字形。第五，加工中保持适当的有效刀具包角，使得刀具的每一个有效加工齿能够＊大限度地保证＊长冷却时间。加工中保持适当、合理地刀具有效包角，非常有利于提高难加工材料的切削效率、延长刀具加工寿命，对于加工难加工材料零件极为重要。