一种刀具性能检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种数控机床刀具性能检测装置，属于机械加工设备检测与应用领域，本实用新型专利技术解决在刀具性能参数检测中存在的需要人为安装传感器、测试结果受偶然因素干扰以及检测指标不足的问题；包括试验件模块、检测仓模块以及采集分析模块；试验件模块包括振动传感器、噪声传感器、红外温度摄像头、X向压力传感器、数据采集电路、Z向压力传感器、大容量数据储存器、Y向压力传感器和加工板；试验件模块安装在机床加工平面上，在试验刀具模拟切削接触加工板时检测相关参数；检测仓模块对加工板表面给定加工轮廓的加工精度进行检测；采集分析模块采集相关检测数据用于刀具性能评价；本实用新型专利技术集成化程度高，通过一次加工能实现多参数检测。

A tool performance testing device

The utility model relates to a CNC machine tool performance testing device, which belongs to the mechanical processing equipment and detection applications, the utility model solves the need exists in the detection of tool performance parameters in human sensor installation and test results from accidental factors and lack of interference detection index; including test module, detection module and analysis module of collecting bin; test module comprises a vibration sensor, sensor noise, infrared camera, X temperature to the pressure sensor, data acquisition circuit, Z pressure sensor, large capacity data storage, Y pressure sensor and processing board; test module is installed in the plane milling machines, testing parameters simulation of cutting plate test tool in contact machining detection precision; test chamber module on the surface contour of the given processing board processing; data acquisition The correlation detection data of the analysis module is used to evaluate the performance of the tool. The utility model has a high degree of integration, and the multi parameter detection can be realized through one processing.

【技术实现步骤摘要】
一种刀具性能检测装置
本技术涉及一种数控机床刀具性能检测装置及检测方法，属于机械加工设备检测与应用领域。
技术介绍
切削加工是目前机械加工行业中应用最广泛的加工方法之一。高速切削过程中，刀/工摩擦接触区的高温、高压、高频冲击等对刀具性能提出了更严峻的考验。随着数控机床可靠性与精度的逐渐提升，对刀具性能的要求也越来越高。因此，优异性能的刀具不仅是获得高精度、高质量工件的保障，更能获得高寿命的刀具，减小加工成本。作为加工过程直接与加工件接触并进行切削的环节，刀具的性能直接影响了工件的加工精度以及表面粗糙度等指标。在刀具的开发与研制的阶段，对试验刀具加工性能的考评是刀具开发的重要环节。现有设备较多是针对刀具几何参数检测的，比如圆周跳动、刀具前角、后角、直径等几何尺寸参数。但是制约刀具性能的不仅仅是几何参数，表面涂层、刀具内部材料是否存在缺陷等因素都会影响实际性能。目前在对刀具性能检测尚无系统的检测设备，由于空间分布紧凑的原因，很难布置大量的检测设备，一般仅采用振动、噪声以及显微镜下观察表面形貌等手段，难以比较全面地评估刀具性能。而且，现有的刀具性能检测装置对于传感器的安装没有统一的标准，传感器的分布较为离散，集成化程度低。这样不仅增加了每次安装调试的时间，而且由于检测过程中需要人为手动更换传感器，检测效率和自动化程度较低，并导致检测结果易受人为因素影响产生偏差。为了弥补受试刀具加工过程表征参数不足且易受人为因素影响的问题，开发一套集成有多种所需传感器的刀具性能检测检测装置以及相应的试验方法具有很大的应用价值。因此，需要开发一套具有多种传感器且能够高效快速反映刀具性能的检测装置及配套的检测方法，提高刀具性能检测的准确性。本技术所设计的刀具性能检测装置及检测方法，通过结合刀具在切削加工时的动态参数、刀具表面磨损量以及加工板表面质量间接反映出刀具的性能。
技术实现思路
本技术为解决目前对刀具性能参数检测中存在的需要人为安装传感器、测试结果受偶然因素干扰以及检测指标不足的问题，提出了一种刀具性能检测装置及检测方法。该装置采用多模块组合的形式将装夹部分、检测部分以及加工部分整合在一个装置上，实现一次装夹后加工，便可检测受试刀具加工时产生的振动、噪声场、温度场以及切削力等参数，记录在内部SD卡中。在检测仓后导出数据，并进行表面粗糙度以及对给定加工轮廓的加工精度监测分析，实现加工过程中刀具性能检测。其中，所述的刀具性能主要通过一下三方面内容对其加以评价：刀具表面磨损量；切削时的相关参数(包括振动信号、噪声信号、三个坐标轴方向的切削力和切削温度)；被加工件表面的加工质量。为解决上述技术问题，本技术是采用如下技术方案实现的：一种刀具性能检测装置，包括试验件模块、检测仓模块和采集分析模块；其特征在于：所述试验件模块包括试验件底座1、振动传感器2、噪声传感器5、红外温度摄像头6、X向压力传感器3、数据采集电路4、Z向压力传感器8、大容量数据储存器9、Y向压力传感器10和加工板13；所述加工板13嵌入于试验件底座1；所述振动传感器2位于试验件底座1内部，当加工板13放置后吸附固定在加工板13下表面，用于检测刀具切削时的振动信号；所述的噪声传感器5布置于试验件底座1箱体四周面板顶部四个角落，在加工板13表面构成空间噪声场，用于检测刀具切削时的噪声信号；所述X向压力传感器3位于试验件底座1内部，布置于试验件底座1内后侧面板上，加工板13安装固定后与加工板13接触，用于检测模拟切削过程中的X方向的切削力；所述Y向压力传感器10位于试验件底座1内部，布置于试验件底座1内左侧面板上，加工板13安装固定后与加工板13接触，用于检测模拟切削过程中的Y方向的切削力；所述Z向压力传感器8位于试验件底座1内部，布置于试验件底座1内底部面板上，加工板13安装固定后与加工板13接触，用于检测模拟切削过程中的Z方向的切削力；所述数据采集电路4位于试验件底座1内部面板上，分别与振动传感器2、噪声传感器5、红外温度摄像头6、X向压力传感器3、Z向压力传感器8和Y向压力传感器10通过数据线相连接，实现检测信号数据采集；所述大容量数据储存器9安装在试验件底座1内部面板上，与数据采集电路4通过数据线相连接，实现检测信号数据存储；所述检测仓模块包括检测仓14、表面粗糙度检测仪15、表面检测摄像头16；所述的表面粗糙度检测仪15安装于检测仓14内部面板上，在试验件模块放入检测仓14后，加工板13表面与表面粗糙度检测仪15的测头接触，测头能够在加工板13表面所在平面内移动，实现表面粗糙度检测；所述的表面检测摄像头16安装于检测仓14内部面板上，试验件模块放入检测仓14后，所述的表面检测摄像头16能够对加工板13表面给定加工轮廓的加工精度进行检测；所述采集分析模块包括信号采集仪19；所述的信号采集仪19通过数据线与检测仓模块相连。技术方案中所述红外温度摄像头6固定于试验件底座1侧面板上端，采用广角镜头，视野覆盖加工板13以及刀具22，能够全方位检测加工过程中刀具22表面以及加工板13表面温度场分布，同时能够检测受试刀具22表面磨损情况。技术方案中所述试验件底座1内部设计有阶梯状的承载面用于承载加工板13，并通过试验件底座1前侧面板和右侧面板上的紧固螺栓7固定加工板13。技术方案中所述噪声传感器5设有四个。技术方案中所述试验件模块还包括电源11和吊耳12；所述电源11安装在试验件底座1内部面板上，通过螺栓连接固定；所述吊耳12设有四个，布置于加工板13上表面四个角上，通过螺栓连接固定，方便加工板13安装和拆卸，实现加工板13的随待测机床以及对应刀具类型更换。技术方案中所述采集分析模块还包括便携电脑18；所述便携电脑18与信号采集仪19通过数据线相连。一种刀具性能检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：初步进行刀具设计，并制备相应刀具；第二步：定位安装及调试传感器；第三步：设计模拟切削加工方案，确定切削参数以及切削路径；第四步：利用第一步所制备的刀具按照第三步所确定切削参数以及切削路径对试验件进行切削加工；第五步：采集并存储振动信号检测数据、噪声信号检测数据、三个坐标轴方向的切削力和切削温度检测数据；第六步：取回试验件模块，放置于检测仓14内，利用表面粗糙度检测仪15、表面检测摄像头16对加工板13表面进行表面粗糙度和形位公差检测，输出表面粗糙度检测数据和形位公差检测数据；第七步：采集数据传回信号采集仪19，用于评测刀具性能。第二步中所述传感器包括X向压力传感器、Y向压力传感器、Z向压力传感器、振动传感器和噪声传感器。第七步中所述数据包括振动信号检测数据、噪声信号检测数据、三个坐标轴方向的切削力和切削温度检测数据、表面粗糙度检测数据和形位公差检测数据。与现有技术相比本技术的有益效果是：1、本技术专利所述的刀具性能检测装置能够模拟真实切削加工中，刀具对加工件的切削作用。通过试验件的性能参数间接反映刀具的加工性能。2、本技术专利所述的刀具性能检测装置采用模块化的组合方式，以恒定的装夹底座、可选配的传感器检测层以及可更换的被加工板的形式，使得应用上具有针对性，降低成本。3、本技术专利所述的刀具性能检测装置设计大量嵌入式的传感器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具性能检测装置，包括试验件模块、检测仓模块和采集分析模块；其特征在于：所述试验件模块包括试验件底座(1)、振动传感器(2)、噪声传感器(5)、红外温度摄像头(6)、X向压力传感器(3)、数据采集电路(4)、Z向压力传感器(8)、大容量数据储存器(9)、Y向压力传感器(10)和加工板(13)；所述加工板(13)嵌入于试验件底座(1)；所述振动传感器(2)位于试验件底座(1)内部，当加工板(13)放置后吸附固定在加工板(13)下表面，用于检测刀具切削时的振动信号；所述的噪声传感器(5)布置于试验件底座(1)箱体四周面板顶部四个角落，在加工板(13)表面构成空间噪声场，用于检测刀具切削时的噪声信号；所述X向压力传感器(3)位于试验件底座(1)内部，布置于试验件底座(1)内后侧面板上，加工板(13)安装固定后与加工板(13)接触，用于检测模拟切削过程中的X方向的切削力；所述Y向压力传感器(10)位于试验件底座(1)内部，布置于试验件底座(1)内左侧面板上，加工板(13)安装固定后与加工板(13)接触，用于检测模拟切削过程中的Y方向的切削力；所述Z向压力传感器(8)位于试验件底座(1)内部，布置于试验件底座(1)内底部面板上，加工板(13)安装固定后与加工板(13)接触，用于检测模拟切削过程中的Z方向的切削力；所述数据采集电路(4)位于试验件底座(1)内部面板上，分别与振动传感器(2)、噪声传感器(5)、红外温度摄像头(6)、X向压力传感器(3)、Z向压力传感器(8)和Y向压力传感器(10)通过数据线相连接，实现检测信号数据采集；所述大容量数据储存器(9)安装在试验件底座(1)内部面板上，与数据采集电路(4)通过数据线相连接，实现检测信号数据存储；所述检测仓模块包括检测仓(14)、表面粗糙度检测仪(15)和表面检测摄像头(16)；所述表面粗糙度检测仪(15)安装于检测仓(14)内部面板上，在试验件模块放入检测仓(14)后，加工板(13)表面与表面粗糙度检测仪(15)的测头接触，测头能够在加工板(13)表面所在平面内移动，实现表面粗糙度检测；所述表面检测摄像头(16)安装于检测仓(14)内部面板上，试验件模块放入检测仓(14)后，所述的表面检测摄像头(16)能够对加工板(13)表面给定加工轮廓的加工精度进行检测；所述采集分析模块包括信号采集仪(19)；所述信号采集仪(19)通过数据线与检测仓模块相连。...

【技术特征摘要】
1.一种刀具性能检测装置，包括试验件模块、检测仓模块和采集分析模块；其特征在于：所述试验件模块包括试验件底座(1)、振动传感器(2)、噪声传感器(5)、红外温度摄像头(6)、X向压力传感器(3)、数据采集电路(4)、Z向压力传感器(8)、大容量数据储存器(9)、Y向压力传感器(10)和加工板(13)；所述加工板(13)嵌入于试验件底座(1)；所述振动传感器(2)位于试验件底座(1)内部，当加工板(13)放置后吸附固定在加工板(13)下表面，用于检测刀具切削时的振动信号；所述的噪声传感器(5)布置于试验件底座(1)箱体四周面板顶部四个角落，在加工板(13)表面构成空间噪声场，用于检测刀具切削时的噪声信号；所述X向压力传感器(3)位于试验件底座(1)内部，布置于试验件底座(1)内后侧面板上，加工板(13)安装固定后与加工板(13)接触，用于检测模拟切削过程中的X方向的切削力；所述Y向压力传感器(10)位于试验件底座(1)内部，布置于试验件底座(1)内左侧面板上，加工板(13)安装固定后与加工板(13)接触，用于检测模拟切削过程中的Y方向的切削力；所述Z向压力传感器(8)位于试验件底座(1)内部，布置于试验件底座(1)内底部面板上，加工板(13)安装固定后与加工板(13)接触，用于检测模拟切削过程中的Z方向的切削力；所述数据采集电路(4)位于试验件底座(1)内部面板上，分别与振动传感器(2)、噪声传感器(5)、红外温度摄像头(6)、X向压力传感器(3)、Z向压力传感器(8)和Y向压力传感器(10)通过数据线相连接，实现检测信号数据采集；所述大容量数据储存器(9)安装在试验件底座(1)内部面板上，与数据采集电路(4)通过数据线相连接，实现检测信号数据存储；所述检测仓模块包括检测仓(14)、表面粗糙度检测仪(15)和表面检测摄像头(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东方，倪超，刘欣，干伟灿，田利峰，马文瑞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22