[發明專利]一種刀具-工件接觸面液滴動態潤濕特性檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 202010344299.8
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111579436B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 倪敬;崔智;周江恒;何利華
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種刀具?工件接觸面液滴動態潤濕特性檢測方法與裝置。檢測切削液液滴的動態潤濕特性以選擇性能更好的切削液是十分必要的。本發明包括微液滴制備裝置、刀具塊進給裝置、工件塊、視覺檢測系統和機架。微液滴制備裝置與刀具塊進給裝置并排設置；微液滴制備裝置包括微液滴蘸取模塊和液體盛放容器。微液滴蘸取裝置通過呈門形的微液滴制備支架安裝在底板上；所述微液滴蘸取模塊包括XZ驅動臺和碳纖維束。刀具塊進給裝置包括刀具塊、壓力氣缸、第二連接板和Y向移動平臺。本發明分別通過液滴潤濕角、液滴鋪展面積和液滴黏附痕跡長度建立了層次分析模型，并通過權向量的計算提供了一種適用于不同刀具、工件材料的最佳潤濕性液滴選擇方法。

技術領域

本發明涉及一種刀-屑接觸面液滴潤濕特性檢測方法，特別是涉及一種拉刀刀齒的刀-屑接觸面液滴動態潤濕特性檢測方法與裝置。

背景技術

液滴動態潤濕特性是評判切削液性能的重要指標。在金屬切削加工過程中，具有良好潤濕性能的切削液能夠快速地進入加工區域，起到潤滑、冷卻等作用，從而達到提高加工質量，減少刀具磨損等目的。隨著“綠色生產”理念的持續發展，最小量潤滑技術(MQL)被認為是一種綠色的，環境有好的切削液供給方式。傳統澆注式供給切削液流量大約為50～100L/h，而MQL則降至30～100ml/h。這意味著使用MQL技術時，切削液往往以微液滴的形式進入刀-屑接觸面起到潤滑冷卻作用。在拉削加工中，以鍵槽拉刀為例，拉刀與工件做水平方向的相對運動，其中刀齒與工件緊密貼合。這就需要具有良好潤濕性的切削液快速進入切削區域改善加工過程。因此檢測切削液液滴的動態潤濕特性以選擇性能更好的切削液是十分必要的。

目前存在的相關檢測方法與裝置并不多。如專利號為(CN109307642A)的發明專利公開了一種細粒沉積巖中各組分潤濕性的測定方法和裝置。該專利通過將微納米液滴滴加在礦物上，通過液滴性質和接觸角檢測了相關礦物的潤濕性。該專利對潤濕性的檢測雖然和微液滴相關，但其主要聚焦于礦物的潤濕性，因此不適用于本領域內相對運動狀態下液滴的動態潤濕特性。專利號為(CN103604726A)的發明專利公開了一種高溫、強化學活性的液態金屬鋰潤濕性的測量系統。該專利由真空室、真空抽氣與測量系統，樣品臺及加熱系統等組成。這一專利的研究對象為高溫液體金屬對基底的潤濕特性，通過影響分析法測量了液滴的接觸角。同樣不適用于本領域內相對運動狀態下切削液液滴的潤濕特性的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種刀具-工件接觸面液滴動態潤濕特性檢測方法與裝置。

本發明一種刀具-工件接觸面液滴動態潤濕特性檢測方法具體如下：

步驟一、對m種被測液體分別進行液滴摩擦拖拽試驗，獲得被測液體的鋪展面積和粘附痕跡長度。液滴摩擦拖拽試驗為將被測液體滴加在刀具塊上，并將刀具塊和工件塊進行一次摩擦運動。鋪展面積為摩擦前的俯視面積；粘附痕跡長度為摩擦后所成痕跡的長度。

步驟二、基于層次分析法，將被測液體的動態潤濕特性評判過程分為三個層次：最下層為方案層，由m種被測液體組成；中間層為準則層，由測得的潤濕角、鋪展面積、粘附痕跡長度組成。最上層為目標層，即評判的被測液體的最佳動態潤濕特性。

步驟三、構造準則層對目標層的判斷矩陣A。將潤濕角、鋪展面積、粘附痕跡長度分別作為三個因素；分別設定準則層的三個因素中兩兩之間的重要性影響比；

建立矩陣A如式(1)所示。

式(1)中，a_ij表示第i個因素與第j個因素之間的重要性影響比，i＝1,2,3，j＝1,2,3，a_ij越大表示第i個因素相較于第j個因素越重要；

計算矩陣A的權向量ω_a＝[ω_a1,ω_a2,ω_a3]^T和最大特征根λ_a。