[發明專利]一種測量切屑變形的方法

有效

• 申請號: 202110864165.3
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113587853B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 何利華;何琪;潘建峰;錢仁寅;袁選成;倪敬
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;杭州職業技術學院
• 主分類號: G01B11/255
• 分類號: G01B11/255;G01B11/16;G01B5/06
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種測量切屑變形的方法。現有測量切屑變形的方法只測量了收縮系數，且測量誤差大。本發明將金屬切屑的變形轉化為圖案的變形，在金屬材料表面繪制同心圓形圖案，經過切削，測量切屑上圖案的尺寸來計算收縮系數，又通過在圖像上做輔助線的方法測量出切屑彎曲的曲率，從而達到能夠表征切屑變形的效果。本發明能夠系統測量切屑的縱收縮系數、橫收縮系數和彎曲曲率，特別是提出了一種簡易的測量切屑曲率半徑的方法，曲率半徑能直觀地描述切屑的彎曲程度。

技術領域

本發明屬于金屬切削技術領域，尤其涉及一種測量切屑變形的方法。

背景技術

金屬變形是金屬切削過程中的根本問題，切削力和切削熱都是由變形引起的，金屬的收縮系數是表征金屬變形的重要參量。目前測量金屬收縮系數的方法有兩種。第一種是重量法，先推導出質量與切屑面積和切屑長度的關系，根據切屑在被切削前后的體積不變，面積與長度成反比，即可將收縮系數表示為面積比。由于切屑的質量和尺寸都比較小，測量時需要對儀器的精度有非常高的要求，因此誤差不可避免。第二種方法相較第一種方法更為簡單，采用直接測量切削前后的長度來表示收縮系數。然而，這兩種方法均只測量了收縮系數，沒有對切屑的曲率進行測量，且第二種方法只測量了一個縱收縮系數，誤差大，應用范圍受限。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種測量切屑變形的方法，能夠系統測量切屑的縱收縮系數、橫收縮系數和彎曲曲率，更能直觀地反映出金屬加工切屑的形變，而且更容易測量和計算。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種測量切屑變形的方法，具體如下：

步驟一：對金屬板的加工表面依次進行磨削和拋光處理。磨削時選用顆粒從粗到細的多張砂紙依次重復多次；拋光利用磨料粒徑從大到小的多種拋光液依次重復多次。

步驟二：采用激光打標機在金屬板的加工表面距離相鄰兩條邊邊緣均為L的位置打出第一個同心圓，然后沿豎直和水平方向每隔L打一個同心圓；其中，L在1～2cm范圍內取值，同心圓是半徑分別為R₁、R₂和R₃的三個圓。

步驟三：將金屬板放在刨床的工作臺上，用夾具固定；然后，將刨刀調整到金屬板加工表面打出第一個同心圓的邊緣位置，并設置進給量t，其中，t在1～2mm范圍內取值。最后，刨刀勻速運動，在金屬板的加工表面進行刨削。

步驟四：收集切屑，篩選出含有完整同心橢圓形圖案的切屑，對含有完整同心橢圓形圖案的每塊切屑均執行如下步驟：用光學3D表面輪廓儀給切屑側面層掃成像，在得到的圖像中位于切屑卷曲的第一層圓弧上取一點A，過點A作一條切線，然后在切線上取一點B，過點B作切線的垂線，交圓弧于一點C，接著測出A、B兩點的直線距離r和B、C兩點的直線距離h，則切屑卷曲的第一層外表面曲率半徑ρ為：

ρ＝r²/2h+h/2

最后，對含有完整同心橢圓形圖案的所有切屑卷曲的第一層外表面曲率半徑取均值，作為金屬板切屑的最終曲率半徑。

步驟五：選取含有完整同心橢圓形圖案的多塊切屑，將每一塊切屑用激光切割機斷成若干小段，保證每一小段都包含一個完整同心橢圓形圖案。然后，對含有完整同心橢圓形圖案的每一小段切屑均執行如下步驟：用光學3D表面輪廓儀給每一小段切屑層掃成像，在同心橢圓形圖案上取距離最大的兩點，過該兩點作出最外側橢圓的長軸，并找出該兩點的中點，記為同心橢圓形的中心；然后，過同心橢圓形中心作一條垂直于最外側橢圓的長軸的線段，與最外側橢圓交于兩點，并取該線段與靠內的兩個橢圓的交點，分別計算出三層橢圓的短半軸長度。最后，對含有完整同心橢圓形圖案的所有小段切屑上計算出的對應層橢圓的短半軸取均值，作為金屬板切屑在該層橢圓的最終短半軸；金屬板切屑的三層橢圓最終短半軸分別記為r₁、r₂和r₃。