[發明專利]一種切削刃鈍圓半徑計算的數據選取方法

有效

• 申請號: 201610008899.0
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105651200B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 王福吉;錢寶偉;賈振元;白玉;付饒;何春伶
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于刀具幾何特征測量技術領域，涉及一種切削刃鈍圓半徑計算的數據選取方法。

背景技術

切削加工中，刀具磨損在所難免，刀具磨損將嚴重影響切削加工質量，因此必須對刀具磨損進行定量評價。目前，金屬加工中廣泛采用后刀面磨損帶寬度VB評價刀具的磨損程度。然而刀具磨損的形式眾多，尤其針對一些硬脆金屬材料及復合材料切削加工，其過程中刀具切削刃刃圓鈍化會對后續加工尺寸等產生極大影響，因而切削刃鈍圓半徑是這類加工過程中刀具磨損的主要評價指標。特別是在碳纖維增強復合材料加工中，在切削刃鈍圓半徑較小情況下，纖維增強相更易被切斷，但刀具切削刃鈍圓半徑隨制孔數量呈現顯著上升趨勢，刀具切削刃鈍圓半徑增大后刀具不再鋒利，針對纖維增強相切斷能力大幅下降，導致軸向力增大，極易誘發分層、毛刺等加工損傷。現有測量刀具切削刃鈍圓半徑的方法主要是采用接觸式或非接觸式顯微測量方法，獲得刀具切削刃磨損后的形貌輪廓，并擬合出鈍化后的刀具切削刃鈍圓，得到刀具切削刃鈍圓半徑。如CN201410130213專利，南京航空航天大學李亮、何寧等人發明了“微銑刀刃口鈍圓測量裝置及方法”，利用表面粗糙度儀探針沿微銑刀徑向滑動測量刀具切削刃磨損后的輪廓，在切削刃V型微凸起圖形部分繪制內切圓得到半徑，并進行多次測量求其平均值，作為微銑刀切削刃鈍圓半徑的大小。南京航空航天大學宋樹權、鹽城工學院機械學院趙世田等人在“基于激光掃描共焦顯微技術的刀具刃口精密測量”[J].華南理工大學學報，自然科學版,2014,42(7):86-90.中提出了一種基于激光共聚焦技術的刀具切削刃鈍圓半徑測量方法，利用激光掃描共聚焦顯微鏡獲取切削刃部分形貌數據，擬合切削刃鈍圓，完成切削刃鈍圓半徑表征。上述刀具切削刃鈍圓半徑測量方法均未明確如何選取參與擬合切削刃鈍圓的數據范圍，即進行鈍圓擬合時，如何確定數據點選取范圍，僅利用測量所獲得的刀具切削刃輪廓數據直接擬合切削刃鈍圓，而實踐證明，用于擬合切削刃鈍圓的數據范圍的不確定性極易造成計算切削刃鈍圓半徑時產生較大偏差，即選取切削刃輪廓上不同數據點擬合切削刃鈍圓，計算后得到的鈍圓半徑數值存在較大差別，而且即使采用多次測量后取平均值，也難以消除參與切削刃鈍圓擬合的數據范圍不確定帶來的偏差。

發明內容

本發明為了解決現有切削刃鈍圓半徑計算方法無法合理選取參與擬合切削刃鈍圓的數據范圍的問題，發明了一種切削刃鈍圓半徑計算的數據選取方法。本方法在顯微測量方法獲取磨損后刀具切削刃形貌輪廓數據的基礎上，采用迭代思想擬合計算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直線，從而在切削刃輪廓上選取用于擬合刀具切削刃鈍圓的數據范圍，消除參與刀具切削刃鈍圓擬合數據點范圍不確定帶來的誤差，提高了刀具切削刃鈍圓磨損測量的效率。應用本方法擬合計算刀具切削刃鈍圓半徑更加準確，易于實現程序化。

本發明采用的技術方案是一種切削刃鈍圓半徑計算的數據選取方法，其特征是，本方法在顯微測量獲取磨損后刀具切削刃形貌輪廓數據的基礎上，采用迭代思想擬合計算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直線，采用迭代思想擬合計算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直線，計算切削刃刃圓鈍化半徑和左、右距離差，直到左距離差和右距離差均達到迭代終止條件，選取用于擬合切削刃鈍圓的數據，即用于切削刃鈍圓半徑計算的數據范圍；該數據選取方法的步驟如下：

1)首先采用超景深顯微鏡利用三維影像合成功能觀測得到刀具切削刃形貌，并利用超景深顯微鏡軟件截取刀具切削刃輪廓，提取刀具切削刃輪廓數據點曲線C；在刀具切削刃輪廓數據點曲線C中，設縱坐標最高點A的坐標為(x_A,y_A)，刀具切削刃輪廓數據點曲線C上的左側坐標點B和右側坐標點W與縱坐標最高點A的縱坐標差值H為加工參數下的未變形切屑厚度；

2)初始條件下擬合刀具切削刃前、后刀面所在直線

令：分別為擬合前、后刀面所在直線數據點集合，其中，i＝1,2,...,k，k為迭代次數，a為擬合前刀面所在直線數據點集合中數據點個數，b為擬合后刀面所在直線數據點集合中數據點個數。

設m_i為前刀面所在直線，n_i為后刀面所在直線。前刀面所在直線m_i的方程為公式(1)，后刀面所在直線n_i的方程為公式(2):

其中，i＝1,2,...,k，c＝1,2,...,a。

其中，i＝1,2,...,k，d＝1,2,...,b。