[發明專利]一種車削大螺距螺紋刀具后刀面磨損寬度的測量方法

有效

• 申請號: 201610089173.4
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105547891B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 姜彬;崔琎;徐彤;閆東平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/58
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 張偉

技術領域：

本發明涉及一種螺紋車刀磨損程度的測量方法，具體涉及一種車削大螺距螺紋刀具后刀面磨損寬度的測量方法。

背景技術：

大螺距螺紋零件廣泛應用于大型壓力機、重型機床等制造裝備中，起著緊固、聯接、調節、傳遞動力等重要作用，是影響機床可靠性的重要部件。此類零件的車削加工工序采用徑向全切深、左右交替式軸向進給切削方式，利用刀具左右切削刃分別形成梯形螺桿左右螺紋面。為了減小精加工中的切削載荷，提高螺紋面加工精度和加工表面質量，其車削精加工工序采用一把刀具經多次重復切削完成，對刀具左右切削刃的抗磨損性能和使用壽命提出了較高要求。

刀具切削刃及后刀面結構和切削行程是影響刀具磨損和使用壽命的兩大因素。已有的刀具磨損測量方法是通過刀具磨損實驗，提取切削刃后刀面平均磨損寬度、切削刃后刀面中段平均磨損寬度或最大磨損寬度，獲得刀具磨損特性曲線，揭示刀具后刀面磨損寬度隨切削行程變化的特性，利用刀具磨鈍標準計算刀具的使用壽命。上述方法采用磨損寬度平均值和最大值描述刀具磨損特性掩蓋了刀具磨損沿切削刃長度方向上的變化特性，僅反映出刀具磨損隨切削行程變化的平均性質，無法揭示出切削刃及后刀面結構對刀具磨損的影響，適用于評定參與切削的切削刃長度較短的外圓車刀的使用壽命，在評價大切削深度、長刃切削的刀具磨損上存在較大偏差，無法準確計算刀具使用壽命，難以獲得高抗磨損性能的刀具和優良的切削工藝方案。而用于加工具有較深螺紋槽的大螺距螺紋車刀，其參與切削的切削刃長度是一般外圓車刀切削刃長度的十幾倍甚至數十倍，車削大螺距螺紋時刀具切削刃上熱力載荷分布不均勻使得刀具后刀面磨損沿切削刃方向上的分布呈現多樣性。

發明內容：

本發明為克服上述不足，提供了一種車削大螺距螺紋刀具后刀面磨損寬度的測量方法，可在參與切削的切削刃長度范圍內測量、提取刀具左右后刀面磨損寬度數據，構建刀具左右后刀面磨損寬度分布函數，揭示出沿切削刃長度方向刀具磨損位置改變和切削行程增加對后刀面磨損寬度的影響特性。

本發明的車削大螺距螺紋刀具后刀面磨損寬度的測量方法，為實現上述目的所采用的技術方案在于其包括以下步驟：

一、通過帶有左右切削刃的測試刀具車削大螺距螺紋試件，具體是保持測試刀具的徑 向切深與大螺距螺紋試件的螺紋槽深相一致，按每轉進給量16mm沿試件軸向方向從右至左分別進行左右切削刃交替式單側逐層切削；

二、采用超景深顯微鏡獲取重復多次切削后的測試刀具的左右后刀面磨損圖像，在獲取的圖像中以測試刀具的左右刀尖為原點，在參與切削的切削刃長度范圍內選取k個采樣點，分別提取k個采樣點位置處的左右后刀面磨損寬度數據；

三、根據獲取的測試刀具的左右后刀面磨損寬度數據，建立測試刀具后刀面磨損寬度的分布函數式中，x為沿切削刃長度方向磨損位置距刀尖距離，y為切削行程，z為刀具后刀面磨損寬度，m和n分別是在二元高次擬合多項式中出現的x和y的最高次冪，i、j分別是x和y的次冪，p_ij為多項式中各項系數；

四、通過此分布函數反映刀具后刀面磨損寬度隨切削刃位置改變和切削行程的增加而不斷變化的特性。

作為本發明的進一步改進，步驟一中測試刀具的轉速n為10rpm、每次沿軸向切削的加工余量a_pf均為0.05mm，此為車削大螺距螺紋加工中常用的刀具切削參數，測試刀具的左切削刃共重復切削32次，測量測試刀具磨損4次；測試刀具的右切削刃共重復切削39次，測量測試刀具磨損5次。

作為本發明的進一步改進，步驟二中，沿測試刀具的切削刃長度方向每隔0.75mm取一測量點，此距離可清晰顯示各測試點的圖像，共獲得距刀尖不同距離的10個采樣點為測量位置，可通過此10個采樣點分別檢測測試刀具左右后刀面的磨損寬度隨切削行程的變化。

作為本發明的進一步改進，步驟三中，測試刀具后刀面磨損寬度的分布函數的二元高次擬合多項式為：

z(x,y)＝p₀₀+p₁₀x+p₂₀x²+p₃₀x³+p₄₀x⁴+p₅₀x⁵

+p₀₁y+p₀₂y²+p₀₃y³+p₀₄y⁴