[實用新型]一種用于重型切削刀具破損形貌檢測裝置

有效

• 申請號: 201720569333.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN206974390U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 程耀楠;王超;賈煒坤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于重型切削刀具破損形貌檢測裝置，屬于切削加工用刀具損傷檢測技術領域。

背景技術

水室封頭的材料為高強度低合金508III鋼，該材料塑性高、高溫力學性能好，其主要加工方式是重型切削，加工中切削速度一般為200~250m/min，背吃刀量可達30~50mm，進給速度為1~1.2m/min以上，切削溫度可以達到1000℃以上，切削力可達10KN以上。刀具在切削過程中，由于毛坯件的鍛造缺陷(夾砂、表面硬質氧化皮、鍛造折斷、鍛造鏟溝等)，造成切削的深度隨機變化，其切削過程可看為斷續切削過程，同時材料去除量大(可達70%以上)，制造周期長，刀具長期受到變頻率的機械載荷和熱沖擊，易發生磨損和破損問題。刀具在加工中的破損問題嚴重影響著切削加工效率、產品質量和成本以及刀具壽命等。因此重型切削水室封頭材料刀具的破損檢測研究具有重要的意義。

發明內容

本實用新型提供一種用于重型切削刀具破損形貌檢測裝置，基于激光衍射縫寬原理，并將二維朗奇光柵運用于刀具破損形貌的檢測。

為了達到上述目的，本實用新型所采取的技術方案是：

本實用新型為一種用于重型切削刀具破損形貌檢測裝置，它包含He-Ne激光、二維朗奇光柵、線陣CCD、圖像采集卡、數字圖像處理系統、VGA串口、顯示器。在該裝置中，照射光源采用波長為λ的2mH的He-Ne激光，穿過寬為H(L>H>λ)、長為L的單縫(由參考物標準刀具和待測刀具組成)照射到距離狹縫為R的屏幕上，并形成衍射條紋。該衍射條紋穿過二維朗奇光柵照射到線陣CCD上，得到了被調制的光柵圖像。在該衍射條紋中，包含了被測表面的信息，利用了二維朗奇光柵同時獲取兩正交方向上具有的性能參數，因此二維朗奇光柵的柵格單元采用正方形形狀，光柵的待定參數是正方形柵格的邊長a，該參數的確定取決于被測表面的特點、測量的分辨率等因素。

本實用新型相對于現有技術的有益效果是：

本實用新型的裝置采用二維朗奇光柵，能夠同時獲取兩正交方向上的性能參數，并通過柵格單元來確定被測表面的特點，重構表面形貌。

本實用新型的裝置設計采用了線陣CCD，其結構簡單、成本較低，并且實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率響應高，能夠實現動態測量。

本實用新型采用激光衍射測定縫寬原理，分辨率可在亞微米以下，裝置精度滿足實際要求。

本實用新型在進行設計時避免采用減光裝置，消除減光器帶來的負面影響，省去多種中間環節，減小誤差。

本實用新型相較于顯微鏡等檢測方式，因重型切削刀具參數及尺寸較大，破損形貌較明顯，該檢測方式能更加方便、直觀。

綜上，為了檢測在重型切削加工中，刀具因受到變頻率的機械載荷和熱載荷造成的磨損和破損問題，設計了用于重型切削刀具破損形貌檢測裝置。該裝置采用激光衍射縫寬原理，并采用二維朗奇光柵、線陣CCD、數字圖像處理系統等，能快速的測定刀具在切削加工中的破損問題，做到及時換刀，提高刀具的生產效率。

附圖說明

為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1是本實用新型的系統組成框圖；

圖2是本實用新型的激光衍射縫寬測定原理圖；

圖3是本實用新型的二維朗奇光柵柵格結構；

圖1中主要包括：He-Ne激光、二維朗奇光柵、線陣CCD、圖像采集卡、數字圖像處理系統、VGA串口、顯示器。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本實用新型技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本實用新型的保護范圍中。

具體實施方式一：本實用新型為一種用于重型切削刀具破損形貌檢測裝置，它包含He-Ne激光、二維朗奇光柵、線陣CCD、圖像采集卡、數字圖像處理系統、VGA串口、顯示器。在該裝置中，照射光源采用波長為λ的2mH的He-Ne激光，穿過寬為H(L>H>λ)、長為L的單縫(由參考物標準刀具和待測刀具組成)照射到距離狹縫為R的屏幕上，并形成衍射條紋。該衍射條紋穿過二維朗奇光柵照射到線陣CCD上，得到了被調制的光柵圖像。在該衍射條紋中，包含了被測表面的信息，利用了二維朗奇光柵同時獲取兩正交方向上具有的性能參數，因此二維朗奇光柵的柵格單元采用正方形形狀，光柵的待定參數是正方形柵格的邊長a，該參數的確定取決于被測表面的特點、測量的分辨率等因素。