[發明專利]一種非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的方法及裝置

在審

• 申請號: 201410184674.1
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN105081880A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 張濤;閻兵;戚厚軍;李國和;霍文國;劉潔;辛得;范士龍
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的方法及裝置，屬于微銑削加工技術領域。

背景技術

微切削技術是一種快速發展的加工方法，特別是高速微銑削技術可以快速高效低耗地加工各種復雜精密微小的三維零件。微銑削刀具特別是多齒微銑刀具的跳動是切削過程中的普遍現象，它主要由微機床主軸的偏移、刀具軸的傾斜、磨削刀具時的誤差、動態不平衡等因素引起。微銑削加工過程中的切削厚度較小，微小的刀具跳動量就會使刀具的切削厚度發生變化，加速刀具的磨損，從而造成工件甚至機床的損壞。微銑刀的跳動已被認為是影響微銑削過程的一個重要因素，及時準確地測量和調整微銑削加工過程中的刀具跳動量是促進微銑削技術快速發展的一項關鍵技術。

發明內容

本發明針對微銑削加工中，微銑刀徑向跳動量由于微小而難以測量的問題，提出了一種基于圖像技術和反求技術的非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的方法和裝置。采用這種方法和裝置，可以快速測定微銑刀徑向跳動量，根據測定的數據，計算得到微銑刀的徑向跳動量，對加工過程進行及時調整，從而能夠防止加工過程的空切、減小微銑刀的磨損和提高工件的加工質量。

非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的裝置主要由微銑刀1、工件2、在線相機3和電腦4等組成。識別時，先將微銑刀1裝在微銑床上，并在工件2上加工一組微槽，利用在線相機3采集所加工微槽的圖像并傳輸至電腦4。基于圖像技術識別微槽寬度方向的最大寬度輪廓半徑和最小寬度輪廓半徑，將識別到的輪廓半徑和包含微銑刀徑向跳動量的切削刃運動軌跡方程結合，聯立成方程組并進行求解，即可得到微銑刀徑向跳動量。

本發明所述的非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的方法，具有原理簡單，易于操作的優點，可以快速實現識別微銑刀徑向跳動量的目的，對微銑削加工過程的調整具有較好的指導作用，從而提高微銑削的加工質量。

附圖說明

圖1兩刃微銑刀切削刃運動示意圖

圖2非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量原理示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發明所述的方法和裝置進行詳細說明。

本專利保護一種非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的方法和裝置，裝置主要由微銑刀1、工件2、在線相機3和電腦4組成。識別時，首先將微銑刀1安裝在微銑床主軸上，轉動微銑床主軸進行工件2的微銑削試驗。然后利用在線相機3采集已加工表面的圖像并傳輸至電腦4。

微銑削加工過程中，包含徑向跳動量的微銑刀切削刃同一橫截面的點運動表達式如式(1)所示（式中的v是微銑刀的進給速度，r_c是微銑刀的半徑，ω是微銑刀的轉動角速度，α是切削刃的初始角，i是切削刃的序列號，N是切削刃的總數，r_e是微銑刀徑向跳動量，β是微銑刀徑向跳動量的初始角度。），ox方向的點代表微銑刀前進方向，oy方向的點代表微銑刀寬度方向，如圖1所示。以兩刃微銑刀為例，將oy方向的表達式進行化簡運算可以發現，微槽寬度方向半徑的極值分別為r_max和r_min。基于圖像技術將所采集到的圖像進行處理，分別識別所加工微槽底面的最大輪廓寬度半徑r_max和最小輪廓寬度半徑r_min，如圖2所示。建立包含最大輪廓寬度半徑r_max和最小輪廓寬度半徑r_min的方程組如式(2)所示，所建立的方程組包含微銑刀的半徑和徑向跳動量，對所建立的方程進行求解即可獲得微銑刀徑向跳動量r_e如式(3)，從而達到識別微銑刀徑向跳動量的目的。

(1)

(2)

(3)

綜上所述，本發明根據微銑削過程中，微銑刀切削刃的運動軌跡和加工表面生成機理，利用圖像技術和反求技術，提出了一種非接觸式在線識別微銑刀徑向跳動量的方法，重點是在已加工表面上選擇合理的加工輪廓特征值，并根據微銑刀切削刃運動軌跡方程聯立方程組進行未知參數的求解，實現微銑刀徑向跳動量的識別。

以上實施具體案例僅為說明本發明的技術方法，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內。