基于3D打印的刀具磨损量检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于3D打印的刀具磨损量检测系统，它包括基座（1）、中空旋转平台（2）、3D扫描仪（3）、上位机（4）、3D打印机（5）以及刀具定位装置（6），刀具定位装置（6）由支撑座（10）和电磁吸盘（11）组成，电磁吸盘（11）安装在支撑座（10）的顶部且电磁吸盘（11）位于中空旋转平台（2）的正上方。本实用新型专利技术利用中空旋转平台和3D扫描仪对使用后的刀具进行扫描，并通过3D打印机将磨损的刀具打印出来，消耗的打印材料来得到刀具的磨损量，整个检测系统结构紧凑，使用方便，达到了测量刀具磨损量的目的。

Tool wear measurement system based on 3D printing

The utility model discloses a tool wear detection system based on 3D printing, which comprises a base (1), hollow rotating platform (2), 3D scanner (3), PC (4), 3D (5) and printer tool positioning device (6), the tool positioning device (6) comprises a supporting seat (10) and electromagnetic sucker (11), (11) the electromagnetic sucker is installed on the supporting seat (10) and the top of the electromagnetic sucker (11) is located in the hollow rotating platform (2) above. The utility model uses a hollow rotating platform and 3D scanner to scan the tool after use, and through the 3D printer to print out the tool wear, print material consumption to get the amount of wear of the tool, the measuring system has the advantages of compact structure, convenient use, to measure the wear of tool to.

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印的刀具磨损量检测系统
本技术涉及3D打印
，特别是涉及基于3D打印的刀具磨损量检测系统。
技术介绍
刀具磨损是切削加工中最常见的问题之一。在金属切削加工中，刀具/工件界面处的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的能量和摩擦，转化为热量，而通常这些热量的80%都被切屑带走(这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度)，其余大约20%的热量则传入刀具之中，热量和温度是刀具磨损的根本。常见的刀具磨损主要包括以下的类型：后刀面磨损、刻划磨损、月牙洼磨损、切削刃磨钝、切削刃崩刃、切削刃裂纹、灾难性失效等。现有的刀具磨损检测方法主要是通过以下方式进行的：1、刀具寿命表（以加工工件数量为依据），一些高端装备制造业或者单品批量生产企业用它来指导生产，此方法适合加工工件昂贵的航空航天，汽轮机，汽车关键部件如发动机等生产企业。2、看加工，如果加工过程中，冒断续的无规则火星，说明刀具已经磨损，可根据刀具平均寿命及时换刀。3、看铁屑颜色，铁屑颜色改变，说明加工温度已经改变，可能是刀具磨损。4、看铁屑形状，铁屑两侧出现锯齿状，铁屑不正常卷曲，铁屑变得更细碎，这些现象都是刀具磨损的判断依据。5、看工件表面，出现光亮痕迹，但粗糙度并和尺寸并没有大的变化，这其实也是刀具已经磨损。6、听声音，加工震动加剧，刀具不快时候会产生异响。要时刻留意避免“扎刀”，造成工件报废。7、观察机床负载，如有明显增量变化，说明刀具已经磨损，但并不能作为唯一换刀依据。8、诸如：刀具切出时工件产生毛边严重，粗糙度下降，工件尺寸变化等等明显现象也是刀具磨损的判定标准。为了得到刀具的加工性能，需要对刀具进行磨损试验，在加工一定阶段后需要掌握刀具的磨损量，作为刀具加工性能的标准，但具体的刀具磨损量仍然无法直接检测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供基于3D打印的刀具磨损量检测系统，能够测量刀具的磨损量。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：基于3D打印的刀具磨损量检测系统，它包括基座、中空旋转平台、3D扫描仪、上位机、3D打印机以及刀具定位装置，其中，中空旋转平台安装在基座的一侧，该侧面的底部设置有刀具定位台，中空旋转平台的转盘上设置有固定架，3D扫描仪安装在固定架上，刀具定位装置由支撑座和电磁吸盘组成，电磁吸盘安装在支撑座的顶部且电磁吸盘位于中空旋转平台的正上方，支撑座的底部固定在刀具定位台上，上位机和3D打印机安装在基座的表面，3D扫描仪、3D打印机通过网络与上位机连接。3D扫描仪用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。目前并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。3D打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。申请人利用3D扫描仪将刀具建模、并利用3D打印机打印出来，形成刀具的实际构造，并根据打印材料的消耗量就可以得到刀具的磨损量。所述的中空旋转平台的侧边设置有驱动转盘的伺服电机。所述的电磁吸盘与转盘之间设置有2-5cm的间隙。所述中空旋转平台的转盘由一套精密交叉滚子轴承支撑，轴承中的滚子呈90度交错排列。本技术的有益效果是：利用中空旋转平台和3D扫描仪对使用后的刀具进行扫描，并通过3D打印机将磨损的刀具打印出来，消耗的打印材料来得到刀具的磨损量，整个检测系统结构紧凑，使用方便，达到了测量刀具磨损量的目的。附图说明图1为本技术结构示意图；图中，1-基座，2-中空旋转平台，3-3D扫描仪，4-上位机，5-3D打印机，6-刀具定位装置，7-刀具定位台，8-转盘，9-固定架，10-支撑座，11-电磁吸盘，12-伺服电机。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，基于3D打印的刀具磨损量检测系统，它包括基座1、中空旋转平台2、3D扫描仪3、上位机4、3D打印机5以及刀具定位装置6，其中，中空旋转平台2安装在基座1的一侧，该侧面的底部设置有刀具定位台7，中空旋转平台2的转盘8上设置有固定架9，3D扫描仪3安装在固定架9上，刀具定位装置6由支撑座10和电磁吸盘11组成，电磁吸盘11安装在支撑座10的顶部且电磁吸盘11位于中空旋转平台2的正上方，支撑座10的底部固定在刀具定位台7上，上位机4和3D打印机5安装在基座1的表面，3D扫描仪3、3D打印机5通过网络与上位机4连接。电磁吸盘11按照不同分类可分为普通吸力吸盘和强力吸盘，普通吸力吸盘吸力10-12公斤每平方厘米，强力电磁吸盘不低于14公斤每平方厘米。按照用途可分为磨床用电磁吸盘，铣床刨床用电磁吸盘，磨刀机电磁吸盘等。本申请中的采用普通吸力吸盘，将刀具固定在电磁吸盘11即可。所述的中空旋转平台2的侧边设置有驱动转盘8的伺服电机9。所述的电磁吸盘11与转盘8之间设置有2-5cm的间隙。所述中空旋转平台2的转盘8由一套精密交叉滚子轴承支撑，轴承中的滚子呈90度交错排列，且滚子直径略大于轴承内圈与外圈间的滚道尺寸，使得交叉滚子轴承的内外圈及滚子之间存在预紧力，由此轴承支撑的伺服旋转平台转盘能够承受径向、轴向、倾覆等各种力矩，其刚性是传统轴承的10倍以上。中空旋转平台2用于多种旋转运动场合，转盘8为中空结构，伺服电机9连接在侧边，方便冶具中的气管、电线安装。该平台可取代DDMOTOR与凸轮分割器。集高工作效率，高精度，高刚性，高性价比于一身。是旋转运动机构中革命性的产品。在两者之间取得平衡，重复定位精度≤5秒，马达轻松配制，承载稳重，可搭配AC伺服马达或步进马达做任意角度分割，既可满足分割器无法达到之数位控制，定位精度又可媲美DD马达。中空旋转平台2通过定制法兰及输入轴孔的方式灵活变换接口尺寸大小，适合连接任意品牌的伺服电机、步进电机。本专利技术的工作原理如下：将未磨损的刀具放在电磁吸盘11上，开启3D扫描仪3，3D扫描仪3将扫描的信息传输至上位机4中，上位机4将刀具模型传输至3D打印机5，3D打印机5打出完整的刀具模型，记载该模型的耗材量，然后加入等量的耗材量，将磨损的刀具进行3D打印，实际的耗材量与未磨损刀具的耗材量之差即为刀具的耗损量，该结果可直接通过3D打印机5直接读取出来，其中，3D打印机所用的打印材料为可重复利用的打印材料，如专利CN201610618726.0一种3D打印食品包装油墨及其制备方法以及专本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于3D打印的刀具磨损量检测系统，其特征在于：它包括基座（1）、中空旋转平台（2）、3D扫描仪（3）、上位机（4）、3D打印机（5）以及刀具定位装置（6），其中，中空旋转平台（2）安装在基座（1）的一侧，该侧面的底部设置有刀具定位台（7），中空旋转平台（2）的转盘（8）上设置有固定架（9），3D扫描仪（3）安装在固定架（9）上，刀具定位装置（6）由支撑座（10）和电磁吸盘（11）组成，电磁吸盘（11）安装在支撑座（10）的顶部且电磁吸盘（11）位于中空旋转平台（2）的正上方，支撑座（10）的底部固定在刀具定位台（7）上，上位机（4）和3D打印机（5）安装在基座（1）的表面，3D扫描仪（3）、3D打印机（5）通过网络与上位机（4）连接。

【技术特征摘要】
1.基于3D打印的刀具磨损量检测系统，其特征在于：它包括基座（1）、中空旋转平台（2）、3D扫描仪（3）、上位机（4）、3D打印机（5）以及刀具定位装置（6），其中，中空旋转平台（2）安装在基座（1）的一侧，该侧面的底部设置有刀具定位台（7），中空旋转平台（2）的转盘（8）上设置有固定架（9），3D扫描仪（3）安装在固定架（9）上，刀具定位装置（6）由支撑座（10）和电磁吸盘（11）组成，电磁吸盘（11）安装在支撑座（10）的顶部且电磁吸盘（11）位于中空旋转平台（2）的正上方，支撑座（10）的底部固定在刀具定位台（7）上，上位机（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立波，陈亮，
申请(专利权)人：四川航天职业技术学院，
类型：新型
国别省市：四川,51