[發(fā)明專利]一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108581635B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏偉;劉獻禮;孟博洋;李宏宇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

本發(fā)明提供了一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法，運用Visual C++6.0的MFC開發(fā)平臺建立了刀具磨損檢測系統(tǒng)，通過三維檢測相機采集出刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)處理并計算出磨損量，本發(fā)明包括以下步驟：步驟一、固定好相機，調(diào)節(jié)相機和刀具的相對位置；步驟二、在檢測系統(tǒng)中進行相機校準(zhǔn)和調(diào)整相機曝光值；步驟三、通過相機按照設(shè)定好的采集路徑采集出刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C；步驟四、檢測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行去噪、平滑處理并計算出磨損量。本發(fā)明的銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法具有檢測精度高、結(jié)構(gòu)簡單和工作可靠的優(yōu)點，并在實際加工中有很強的實用性。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種刀具刃口磨損檢測裝置及方法，特別是涉及一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著航空航天業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，對其零件的加工精度提出了更高的要求，鈦合金薄壁類零件在航空航天業(yè)應(yīng)用廣泛，由于零件材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點，鈦合金材料加工過程中不易導(dǎo)熱，易造成刀具磨損加快，導(dǎo)致了薄壁件的加工精度難以保證。刀具磨損在機械加工過程中是普遍存在的，隨著加工時長的增加，刀具磨損程度也不斷增加，磨損程度不同的刀具在加工過程中對零件加工精度、效率和經(jīng)濟效益都有著重要的影響。由于航空航天業(yè)的薄壁類零件在使用上要求加工精度非常高，所以在精加工過程中要嚴格控制刀具磨損對零件加工精度的影響，在提高了零件的加工精度的基礎(chǔ)上也提高了加工效率。

傳統(tǒng)的刀具磨損檢測方法一般是基于加工過程中的切削力、振動和聲等信號檢測磨損，通過分析這些信號與刀具磨損量之間關(guān)系來確定刀具磨損程度，可以看出這種方法存在很大隨機性，若信號與刀具磨損量之間關(guān)系分析的不準(zhǔn)確，將嚴重影響檢測精度?；跈C器視覺技術(shù)檢測刀具磨損可以檢測出刀具直觀的磨損狀態(tài)，現(xiàn)在大多數(shù)情況下是利用刀具磨損二維圖像計算出的VB值判斷刀具磨損程度，忽略了刀具刃口的磨損體積等磨損量對加工精度影響，因此需要一種三維檢測技術(shù)確定刀具刃口的磨損程度，判斷是否需要換一把新刀進行下面工序的加工，保證加工精度和效率，避免了由于刀具磨損造成加工出零件報廢的現(xiàn)象，提高了加工過程中的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法，使用相機調(diào)節(jié)裝置將三維檢測相機安裝在數(shù)控機床上，三維相機可采集到刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)，運用Visual C++6.0的MFC開發(fā)平臺建立了刀具磨損檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由工控機-機床通訊、圖像采集、數(shù)據(jù)處理和磨損量計算模塊組成，按照采集步驟將采集出的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，由數(shù)據(jù)處理模塊對其進行去噪和平滑處理，再通過磨損量計算模塊計算出刀具刃口的磨損量。

本銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法，相機調(diào)節(jié)裝置主要由相機支座、Z軸滑塊、相機固定架、Y軸滑桿、Y軸滑塊和磁力座組成，該裝置首先由移動磁力座在機床上的位置來確定相機與刀具檢測時的位置，通過Z軸滑塊在相機支座上滑動調(diào)節(jié)相機在Z軸方向的位置并可繞Z軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)到正確位置時由Z軸滑塊緊定螺栓固定，在Y軸方向上的位置調(diào)節(jié)由Y軸滑塊在Y軸滑桿上滑動并可繞Y軸旋轉(zhuǎn)，確定位置時再由Y軸滑塊緊定螺栓固定，相機固定架可繞X軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)整好旋轉(zhuǎn)角度后由相機固定架緊定螺母固定。

本銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法，三維檢測相機選用基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)的三維檢測相機，通過相機調(diào)節(jié)裝置確定的相機位置，使相機投射的結(jié)構(gòu)光平面與刀具刃口保持垂直，可快速掃描出刀具刃口的輪廓數(shù)據(jù)，以設(shè)定好的采集路徑采集出整條切削刃數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接嬎銠C。

本銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法，由相機采集出的刀具刃口數(shù)據(jù)在磨損量計算之前需要通過檢測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊進行處理，首先利用移動最小二乘法對采集的數(shù)據(jù)進行去噪、平滑處理，再基于差分曲率法估算出離散點的曲率，根據(jù)曲率值對輪廓數(shù)據(jù)進行聚類處理，將數(shù)據(jù)分成直線段和圓弧段數(shù)據(jù)兩類。

本銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測裝置及方法，將處理后的刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)輸入到磨損量計算模塊，通過相應(yīng)的計算方法計算出刀具刃口的鈍圓半徑、VB值和磨損體積，判斷刀具的磨損情況。