一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法。该评估方法的过程为：一、收集拉削过程中的切屑，并进行边缘提取，得到切屑的边缘特征曲线。二、在步骤一所得的边缘特征曲线上提取多个特征点。三、测量各特征点到边缘特征曲线起点的距离L和曲线长度S。四、对测得的各特征点对应的距离L和曲线长度S进行二次函数拟合，得到切屑形态特征曲线。五、取切屑形态特征曲线的最高点对应的距离作为特征高度h。将特征高度h代入预先拟合得到的表面粗糙度

【技术实现步骤摘要】
一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法


[0001]本专利技术属于拉削加工表面质量评估领域，特别是涉及一种基于切屑弯曲程度测量的拉削 加工面质量评估方法。

技术介绍

[0002]拉削加工技术具有加工精度高、加工范围广、生产效率高和操作简单等优点，被广泛应 用于海洋装备、汽车零部件、航空航天器械和核工业等高精度加工制造领域。然而由于全球 工业市场竞争的日趋激烈，产品越来越复杂，对加工质量要求越来越高，关键部件的高精化 标准逐渐升高。当前拉削工件表面加工质量主要通过表面粗糙度进行评价。表面粗糙度的常 见测试方法包括接触式测量方法和非接触式测量方法。接触法又称作触针法，是指通过使用 触针表面轮廓仪在一个方向上接触被测表面，将位移信号转化为电信号记性微观尺度的精确 测量；非接触式方法又分为光学测量法和电子测量法。光学测量法仪器较为昂贵，测量效率 较低，单次测量面积较小；电子测量法是在工件表面进行非接触的相对运动，通过电容传感 器的反馈信号代表电极直径覆盖下工件表面的形貌信息，测量效率较低；上述的测量方法测 量效率都比较低，在加工过程中需要的评估时间都较长，且难以在拉削作业的同时测量加工 面表面粗糙度。拉削过程中，切屑形态与切削热紧密相关。在拉削过程中，切屑会不断吸收 切削热，吸收切削热越多，切屑温度越高，塑性变形能力越强，形态越卷曲。且相较于工件 加工表面质量的测量，切屑形态的测量观察更为方便。
[0003]当前对切削工艺加工质量评估的研究也有很多，公开号CN113770805A提出了一种基于 刀具参数和材料参数的车削表面粗糙度预测方法，通过测量车削刀具波纹度、刀尖圆弧半径 和切削刃钝圆半径等刀具参数，硬度和弹性模型等材料参数，计算刀具切削刃轮廓对应的表 面粗糙度分量和塑性侧流等对应的表面粗糙度分量；最后将各表面粗糙度分量和非确定性表 面粗糙度分量综合，对车削加工表面粗糙度进行精确预测。公开号CN106407669A提出一种 切削加工表面粗糙度的预测方法，通过选取一部分变量参数和对应的表面粗糙度确定出变量 概率分布函数，并将Copula最优函数和变量概率分布函数合成，推导出基于变量参数的表面 粗糙度条件概率分布函数，进行局部相关性分析，校正预测模型，对表面粗糙度进行评估。 从以上公开号可以看出，对加工表面质量的评估方法受很多研究者注意，但是上述研究都没 有注意到切屑形态与加工表面质量的关联。
[0004]随着机械加工自动化程度的提高，对表面粗糙度在线测量提出了越来越高的要求。在工 业生产的许多领域中，为了节省能源和材料、避免或减少零件在加工过程中的废品率、监测 加工过程、提高产品质量等，都要求不能损坏被检表面，并且需要在加工过程中实时监测表 面质量。加工中零件表面粗糙度的实时检测，可以帮助工作人员随时掌握加工过程中零件表 面的质量状况，并调整相应加工工艺参数控制零件表面质量，保证其质量达到预期目标，因 此加工中零件表面粗糙度的实时检测更具重要意义。除此之外，实时获取加工表面粗糙度可 反映部分刀具磨损状况也便于操作工人及时换刀，保证加工的连续性以及加工质量。

技术实现思路

[0005]为解决上述的技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面 质量评估方法。
[0006]一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、收集拉削过程中的切屑，并进行边缘提取，得到切屑的边缘特征曲线。
[0008]步骤二、在步骤一所得的边缘特征曲线上提取多个特征点。
[0009]步骤三、测量各特征点到边缘特征曲线起点的距离L和曲线长度S。
[0010]步骤四、对测得的各特征点对应的距离L和曲线长度S进行二次函数拟合，得到切屑形 态特征曲线。
[0011]步骤五、取切屑形态特征曲线的最高点对应的距离作为特征高度h。将特征高度h代入预 先拟合得到的表面粗糙度
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特征高度关系函数，得到产生该切削时拉削加工面上的表面粗糙度。
[0012]作为优选，步骤五中所述的表面粗糙度
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特征高度关系函数为线性方程，其获取过程为： 在多种不同的加工环境下对相同的工件进行拉削，并分别收集切屑，测量加工面的表面粗糙 度Ra。利用切屑提取出特征高度h；对所得的表面粗糙度Ra与特征高度h进行拟合，得到表 面粗糙度
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特征高度关系函数。
[0013]作为优选，步骤二中，通过对边缘特征曲线进行以起点为圆心的等角度分段得到。
[0014]作为优选，通过收集切屑并计算表面粗糙度，在拉削作业不停止的情况下，对拉削加工 面的表面粗糙度进行监控，当加工面的表面粗糙度出现异常时，进行换刀或调整加工参数。
[0015]作为优选，步骤二中，提取特征点的具体过程为：过边缘特征曲线的起点，延伸出一条 与边缘特征曲线相切的起始线，以起点为圆心，将起始线沿切削产生方向旋转，每旋转θ角度， 取起始线与边缘特征曲线的交点为一个特征点，直到起始线旋转至边缘特征曲线的终点或旋 转角度达到270
°
；其中，15
°
≤θ≤45
°
。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1.本专利技术依据于实验测量的切屑形态与表面粗糙度之间有着中等程度相关的实验结论，将 切屑的弯曲程度同工件加工表面质量相联系，将微观层面的表面粗糙度测量提升至宏观层面， 使得测量更简便。
[0018]2.本专利技术的直接测量对象为拉削中产生的切屑，故在工件未完成加工时即可实现对工件加 工表面质量的实时评估，能够帮助工作人员及时发现拉削加工中出现的问题，以便于工作人 员及时换刀或调整加工参数。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的流程图。
[0020]图2为实施例1中切屑经过边缘识别和特征点标记处理后的结果图(其中，A、D部分为 风冷环境切屑，B、E部分为干切环境切屑，C、F部分为油冷环境切屑)。
[0021]图3为不同拉削环境下拉削形成的切屑以曲线长度S为横轴，距离L为纵轴拟合得到曲 线图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本专利技术进行进一步说明。
[0023]如图1所示，一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法，包括以下步骤：
[0024]步骤一、在三种不同的拉削环境下，以相同拉刀对同一种工件进行拉削试验。拉削试验 的条件为：使用型号为LG612Ya
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800的卧式机床分别在干切，冷风，油润加工环境下对同种 工件进行车床拉力为20KN，拉削速度为80mm/s的拉削运动，每个工作环境下进行3次重复 实验。工件的材质为45号钢。在拉削工件的同时对加工产生的切屑进行收集。对各工况下加 工所得工件采用SJ
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210表面粗糙度仪进行表面粗糙度的测量，针对同一工件测三次表面粗糙 度，取平均值。
[0025]同时，对收集到的切屑进行边缘识别，得到各切屑的轮廓边缘特征曲线；轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、收集拉削过程中的切屑，并进行边缘提取，得到切屑的边缘特征曲线；步骤二、在步骤一所得的边缘特征曲线上提取多个特征点；步骤三、测量各特征点到边缘特征曲线起点的距离L和曲线长度S；步骤四、对测得的各特征点对应的距离L和曲线长度S进行二次函数拟合，得到切屑形态特征曲线；步骤五、取切屑形态特征曲线的最高点对应的距离作为特征高度h；将特征高度h代入预先拟合得到的表面粗糙度
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特征高度关系函数，得到产生该切削时拉削加工面上的表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的一种基于切屑弯曲程度测量的拉削加工面质量评估方法，其特征在于：步骤五中所述的表面粗糙度
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特征高度关系函数为线性方程，其获取过程为：在多种不同的加工环境下对相同的工件进行拉削，并分别收集切屑，测量加工面的表面粗糙度Ra；利用切屑提取出特征高度h；对所得的表面粗糙度Ra与特征高度h进行拟合，得到表面粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙臻，韦一凡，贺叶诚，倪敬，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：