本发明专利技术公开了一种基于反转形貌法的高精度刀具磨损测量振动压入装置，包括超声波发生器、换能器、带法兰变幅杆、铝悬臂梁、电容式传感器、支撑架、移动装置、压紧片和装夹平台。本发明专利技术将刀具的切削部分复刻在软质金属上，通过对未磨损与已磨损刀具的复刻形貌进行对比，得到刀具的磨损量。反转形貌法检测精度高，适合金刚石刀具等高精度刀具磨损检测。在测量过程中由于刀具直接压入软质金属易存在弹性变形回复，较大的影响了刀具切削部分的复刻形貌精度，无法实现高精度的刀具磨损检测，而振动压入可以减少刀具轮廓复制过程中软质金属的弹性变形回复率，减小压印的误差，从而提高了检测精度。测精度。测精度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于反转形貌法的刀具磨损测量振动压入装置
[0001]本专利技术属于刀具磨损检测领域，涉及通过振动压入和胶粘装夹的高精度刀具磨损检测装置。
技术介绍
[0002]刀具磨损是机械加工领域中始终存在的问题。刀具的磨损会影响刀具的切削性能，从而影响到被加工工件的加工精度，达到磨钝标准后的刀具如不及时更换还会威胁到加工安全。进行刀具磨损检测可有效控制机械加工过程，从而保证加工质量。同时还可在刀具达到磨钝标准之前实现对刀具的充分利用，或者在刀具达到磨钝标准时进行及时更换。传统刀具磨损检测技术大多为将刀具从机床主轴上拆卸下来，到工具显微镜或者测量机上进行刀具磨损情况测量，存在着检测精度低、过程繁琐、速度慢等缺陷。中国专利CN200910031737.9提出了一种基于形状复制的数控铣削加工刀具磨损测量方法。该方法将工件材料和复制材料分别用标准夹具安装在同一数控机床工作台上，采用预设距离直接压入的方式将刀具形状复制在复制材料上。该方法在复制刀具形状过程中采取预设距离直接压入的方式会造成复制材料弹性变形回复率大等问题，较大的影响了刀具切削部分的复刻形貌精度，无法实现高精度的刀具磨损测量。
技术实现思路
[0003]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种能提高刀具切削部分的复刻形貌精度的基于反转形貌法的高精度刀具磨损测量振动压入装置。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的基本思路是：在反转形貌法的基础上，将软质金属采用胶粘装夹的方式固定在振动压入装置的平台上，使刀具压入软质金属过程中能够实现振动压入的功能。反转形貌法就是将刀具的切削部分复刻在软质金属上，通过对未磨损与已磨损刀具的复刻形貌进行对比，得到刀具的磨损量。反转形貌法检测精度高，适合金刚石刀具等高精度刀具磨损检测。在测量过程中由于刀具直接压入软质金属易存在弹性变形回复，较大的影响了刀具切削部分的复刻形貌精度，无法实现高精度的刀具磨损检测，而振动压入可以减少刀具轮廓复制过程中软质金属的弹性变形回复率，减小压印的误差，从而提高了检测精度。
[0005]本专利技术的技术方案如下：一种基于反转形貌法的刀具磨损测量振动压入装置，包括超声波发生器、换能器、带法兰变幅杆、铝悬臂梁、电容式传感器、支撑架、移动装置、压紧片和装夹平台；设装夹平台的前后方向为X方向、左右方向为Y方向、上下方向为Z方向。
[0006]所述超声波发生器通过信号传输线与换能器连接；所述换能器的上端与带法兰变幅杆的大端固定连接，带法兰变幅杆的小端与装夹平台固定连接；所述装夹平台上通过胶粘装夹的方式固定软质金属；所述换能器的下端与电容式传感器的上端接触，所述电容式传感器的下端固定在支撑架上，所述支撑架固定在移动装置上；所述带法兰变幅杆通过固定板固定在铝悬臂梁上。
[0007]所述支撑架由支撑板、铝悬臂梁和传感器固定架组成；所述支撑板有两块，垂直固定在移动装置上；所述传感器固定架水平固定在两块支撑板之间，构成H型结构；所述支撑板的内侧设置铝悬臂梁，通过螺钉安装在支撑板上，铝悬臂梁之间设有圆孔，圆孔两侧设置有压紧片，当带法兰变幅杆的法兰盘卡在圆孔上时，通过压紧片将其固定在铝悬臂梁上；传感器固定架用于固定电容式传感器，通过调整电容式传感器在传感器固定架上的的固定位置以使传感器探针与换能器的距离在电容式传感器的测量范围内；
[0008]所述移动装置包括X滑动板、X限位条、Y导轨、底板、Y滑动板、Y限位条、Y螺杆、X导轨和X螺杆；所述X滑动板下侧设置有两处X导轨，X导轨两端设置有X限位条，所述X螺杆穿过X滑动板的螺纹孔、两端与X限位条固定，所述X滑动板与X导轨滑动连接；所述X导轨和X限位条均固定在Y滑动板上；所述Y滑动板下侧设置有两处Y导轨，Y导轨两端设置有Y限位条，所述Y螺杆穿过Y滑动板的螺纹孔、两端与Y限位条固定，所述Y滑动板与Y导轨滑动连接；所述支撑架固定在X滑动板上，所述Y导轨和Y限位条均固定在底板上。
[0009]进一步地，所述底板上有螺纹孔，通过螺栓与机床固定连接。
[0010]一种利用基于反转形貌法的刀具磨损检测振动压入装置进行磨损测量的方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一、选取软质金属，对其表面进行研磨。
[0012]步骤二、将软质金属采用胶粘装夹的方式固定在振动压入装置的装夹平台上，将振动压入装置安装在机床上，保证软质金属处于刀具能够压印的位置，同时不影响工件的正常加工。
[0013]步骤三、接通电源，超声波发生器通过信号传输线与换能器连接，将电信号转换成机械振动，带法兰变幅杆对机械振动进行放大，保证装夹平台上的软质金属产生持续高频振动，使刀具压入软质金属进行刀具轮廓复制过程中实现振动压入。
[0014]进一步通过电容式传感器感知铝悬臂梁的挠度变化，进而反馈给刀具进给机构控制部，实现反转形貌过程中压入深度的控制。电容式传感器通过调整其固定在传感器固定架上的位置从而在Z方向移动以确认传感器探针与换能器的距离在电容式传感器的测量范围内，并通过转动X螺杆和Y螺杆使X滑动板和Y滑动板分别在在X导轨和Y导轨上滑动，以使电容传感器探针的中心与刀具刀尖对准。
[0015]步骤四、使用表面轮廓测量仪对软质金属上刀具压印后形成的轮廓进行测量，得到刀具形貌数据信息，进一步对数据进行处理，得到刀具的磨损量信息。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术采用振动压入的方式，可以减少刀具轮廓复制过程中软质金属的弹性变形回复率，减小压印的误差，实现高精度的刀具磨损测量。
[0018]2、本专利技术采用胶粘装夹形式对软质金属进行固定，结构简单，易于实现。
[0019]3、本专利技术可以安装在不同型号的精密或超精密机床上，实现高精度的刀具在线磨损测量。
附图说明
[0020]图1为振动压入装置主视结构示意图；
[0021]图2为振动压入装置轴侧结构示意图；
[0022]图3为振动装置安于机床上示意图。
[0023]图中：1、软质金属；2、带法兰变幅杆；3、换能器；4、电容式传感器；5、移动装置；6、支撑板；7、铝悬臂梁；8、信号传输线；9、超声波发生器；10、装夹平台；11、螺钉；12、传感器固定架；13、X滑动板；14、X限位条；15、Y导轨；16、底板；17、螺纹孔；18、Y滑动板；19、Y限位条；20、Y螺杆；21、X导轨；22、X螺杆；23、压紧片；24、振动压入装置；25、刀具；26、机床；27、工件。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实例仅仅是本专利技术的一部分实例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]如图1-3所示，一种基于反转形貌法的刀具磨损测量振动压入装置，包括超声波发生器9、换能器3、带法兰变幅杆2、铝悬臂梁7、电容式传感器4、支撑架本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于反转形貌法的刀具磨损测量振动压入装置，其特征在于：包括超声波发生器(9)、换能器(3)、带法兰变幅杆(2)、铝悬臂梁(7)、电容式传感器(4)、支撑架、移动装置(5)、压紧片(23)和装夹平台(10)；设装夹平台(10)的前后方向为X方向、左右方向为Y方向、上下方向为Z方向；所述超声波发生器(9)通过信号传输线(8)与换能器(3)连接；所述换能器(3)的上端与带法兰变幅杆(2)的大端固定连接，带法兰变幅杆(2)的小端与装夹平台(10)固定连接；所述装夹平台(10)上通过胶粘装夹的方式固定软质金属(1)；所述换能器(3)的下端与电容式传感器(4)的上端接触，所述电容式传感器(4)的下端固定在支撑架上，所述支撑架固定在移动装置(5)上；所述带法兰变幅杆(2)固定在铝悬臂梁(7)上；所述支撑架由支撑板(6)、铝悬臂梁(7)和传感器固定架(12)组成；所述支撑板(6)有两块，垂直固定在移动装置(5)上；所述传感器固定架(12)水平固定在两块支撑板(6)之间，构成H型结构；所述支撑板(6)的内侧设置铝悬臂梁(7)，通过螺钉(11)安装在支撑板(6)上，铝悬臂梁(7)之间设有圆孔，圆孔两侧设置有压紧片(23)，当带法兰变幅杆(2)的法兰盘卡在圆孔上时，通过压紧片(23)将其固定在铝悬臂梁上；传感器固定架(12)用于固定电容式传感器(4)，通过调整电容式传感器(4)在传感器固定架(12)上的的固定位置以使传感器探针与换能器(3)的距离在电容式传感器(4)的测量范围内；所述移动装置(5)包括X滑动板(13)、X限位条(14)、Y导轨(15)、底板(16)、Y滑动板(18)、Y限位条(19)、Y螺杆(20)、X导轨(21)和X螺杆(22)；所述X滑动板(13)下侧设置有两处X导轨(21)，X导轨(21)两端设置有X限位条(14)，所述X螺杆(22)穿过X滑动板(13)的螺纹孔(17)、两端与X限位条(14)固定，所述X滑动板(13)与X导轨(21)滑动连接；所述X导轨(21)和X限位条(14)均固定在Y滑动板(18)...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡引娣，郭江，王朔，侯飞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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