一种超声直刃刀锋利度检测设备及其检测方法技术

本发明专利技术公开了一种超声直刃刀锋利度检测设备及其检测方法。该超声直刃刀锋利度检测设备包括机台、刀具夹持工装、夹线装置、测力器件以及控制终端；刀具夹持工装设于机台上，刀具夹持工装设有超声加载单元，以用于夹持待测超声直刃刀并使待测超声直刃刀在超声作用下发生振动；夹线装置安装于机台上并位于待测超声直刃刀的刀刃下方，以用于固定测试线；测力器件设于夹线装置的底部并用于检测被切割的测试线所受到的切割力；控制终端与测力器件信号连接并用于根据切割力确定待测超声直刃刀的锋利度。本发明专利技术提供了一种超声直刃刀锋利度检测设备，实现了测量超声直刃刀切削刃的锋利程度，提高了测试结果的准确性，更加真实反应超声直刃刀的锋利度。声直刃刀的锋利度。声直刃刀的锋利度。

【技术实现步骤摘要】
一种超声直刃刀锋利度检测设备及其检测方法


[0001]本专利技术涉及智能制造与精密加工
，尤其涉及一种超声直刃刀锋利度检测设备及其检测方法。

技术介绍

[0002]蜂窝复合材料被广泛应用于航空航天等行业中，该材料优点明显，同时具有优良的力学性能和电磁性能，但是需要很高的加工要求。如今对于蜂窝材料的加工基本都是采用高频振动高速切削的超声加工方法，在高速切削中刀具会超声刮屑或粘屑的现象，并随着刀具锋利度的下降，切削性能明显减弱，加工质量也随之降低。若要得到加工质量优良，尺寸精度稳定的产品，超声直刃刀的切削刃需要足够锋利。因此对超声直刃刀的锋利度测试就极为重要。
[0003]目前，在刀具切割系统中，在切割过程中，超声直刃刀在超声高频下振动，但现有的超声直刃刀锋利度检测装置的测力系统一般在未加载超声的情况下进行超声直刃刀的锋利度测试，导致所测的力不准确，无法真实反应超声高频振动下超声直刃刀的锋利度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种超声直刃刀锋利度检测设备及其检测方法，旨在提高超声直刃刀的锋利度测试的准确性，以更真实反应超声直刃刀的超声切割锋利度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种超声直刃刀锋利度检测设备，包括：
[0006]机台；
[0007]刀具夹持工装，设于所述机台上，所述刀具夹持工装设有超声加载单元，以用于夹持待测超声直刃刀并使所述待测超声直刃刀在超声作用下发生振动；
[0008]夹线装置，安装于所述机台上并位于所述待测超声直刃刀的刀刃下方，以用于固定测试线；
[0009]测力器件，设于所述夹线装置的底部并用于检测被切割的测试线所受到的切割力；以及
[0010]控制终端，与所述测力器件信号连接并用于根据所述切割力确定所述待测超声直刃刀的超声切割锋利度。
[0011]可选地，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括第一运动机构，所述第一运动机构设置在所述机台上，所述测力器件设置在所述第一运动机构上，所述夹线装置设置在所述测力器件上，所述第一运动机构用于驱动所述测力器件及其上的夹线装置沿第一方向和第二方向移动，其中所述第一方向与所述第二方向垂直。
[0012]可选地，所述第一运动机构包括第一丝杆和第二丝杆，所述第一丝杆和所述第二丝杆上均设有滑块，所述测力器件固定在所述滑块上。
[0013]可选地，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括第二运动机构，所述第二运动机构通过安装板设置在所述机台上，所述刀具夹持工装设置在所述第二运动机构上，所述第
二运动机构用于驱动所述刀具夹持工装沿第三方向移动，所述第三方向与所述第一方向、所述第二方向分别垂直。
[0014]可选地，所述刀具夹持工装上设置有用于固定所述待测超声直刃刀的刀柄，所述刀柄设有所述超声加载单元，所述超声加载单元包括传输线圈，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括设置于所述机台上的供电装置，所述供电装置通过所述传输线圈将超声信号加载到所述待测超声直刃刀。
[0015]可选地，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括激光对刀机构，所述激光对刀机构固定于所述机台上并位于所述机台上，以用于校准所述待测超声直刃刀的刀刃方向；和/或
[0016]所述夹线装置包括形成有开口的固线座及设置于所述固线座上的固定端组件和非固定端组件，所述固定端组件和所述非固定端组件分别位于所述开口两侧，所述固定端组件用于压紧所述测试线的一端，所述非固定端组件用于供所述测试线的另一端缠绕。
[0017]为实现上述目的，本专利技术还提出一种超声直刃刀锋利度检测方法，基于上述的超声直刃刀锋利度检测设备，包括以下步骤：
[0018]控制所述刀具夹持工装移动至目标位置，并对正所述待测超声直刃刀；
[0019]移动所述夹线装置至切割位置；
[0020]将超声信号加载到所述待测超声直刃刀，驱动所述待测超声直刃刀切割所述夹线装置上的测试线，直至切断所述测试线；
[0021]采集切割过程中的受力，以形成切割力
‑
时间曲线；
[0022]根据所述切割力
‑
时间曲线，计算得到超声切割锋利度。
[0023]可选地，所述根据所述切割力
‑
时间曲线，计算得到超声切割锋利度的步骤，具体包括：
[0024]基于切割过程中切割力
‑
时间曲线，将切割过程分为沿Z轴竖直切割过程和X轴水平振动切割过程，并分别计算所做的功W1和W2；
[0025]根据切割长度和材料本身的属性，计算超声直刃刀的超声切割锋利度第一表征参数，其计算公式为：
[0026][0027][0028]f
I
＝I1*I2[0029]其中，I1为基于静态切割表征锋利度的静态切割参数，I2为基于超声振动表征锋利度的超声切割参数；f
I
为超声直刃刀锋利度第一表征参数；G为被切材料的断裂韧性，γ为超声振动频率，t为切割过程的时间，D为被切割材料的直径，H为被切割材料的邵氏硬度；
[0030]基于超声直刃刀小楔角刃口半径在切割前后的变化，计算超声直刃刀的超声切割锋利度第二表征参数，其计算公式为：
[0031]f
II
＝R2‑
R1[0032]其中，f
II
为锋利度第二表征参数，R1为切割前的刃口半径，R2为切割后的刃口半径；
[0033]计算超声切割锋利度，其计算公式为：
[0034]f＝f
I
*f
II
[0035]其中，f为超声直刃刀的超声切割锋利度。
[0036]可选地，所述W1和W2的具体计算公式分别为：
[0037][0038]其中，F
Z
为测力器件获取到的沿Z轴的力，v
Z
为设定的超声直刃刀沿Z轴方向切割测试线的运动速度；
[0039][0040]其中，F
X
为测力器件获取到的沿X轴的力，Ap为超声振幅。
[0041]可选地，在所述控制所述刀具夹持工装移动至目标位置，并对正所述待测超声直刃刀的步骤之前，还包括步骤：
[0042]测量所述待测超声直刃刀在切割前的刃口半径，并记录为R1；
[0043]在所述将超声信号加载到所述待测超声直刃刀，驱动所述待测超声直刃刀切割所述夹线装置上的测试线，直至切断所述测试线的步骤之后，还包括步骤：
[0044]测量所述待测超声直刃刀在切割后的刃口半径，并记录为R2。
[0045]在本专利技术的技术方案中，该超声直刃刀锋利度检测设备包括机台、刀具夹持工装、夹线装置、测力器件以及控制终端；刀具夹持工装设于机台上，刀具夹持工装设有超声加载单元，以用于夹持待测超声直刃刀并使待测超声直刃刀在超声作用下发生振动；夹线装置安装于机台上并位于待测超声直刃刀的刀刃侧下方，以用于固定测试线；测力器件设于夹线装置的底部并用于检测被切割的测试线所受到的切割力；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，包括：机台；刀具夹持工装，设于所述机台上，所述刀具夹持工装设有超声加载单元，以用于夹持待测超声直刃刀并使所述待测超声直刃刀在超声作用下发生振动；夹线装置，安装于所述机台上并位于所述待测超声直刃刀的刀刃下方，以用于固定测试线；测力器件，设于所述夹线装置的底部并用于检测被切割的测试线所受到的切割力；以及控制终端，与所述测力器件信号连接并用于根据所述切割力确定所述待测超声直刃刀的超声切割锋利度。2.如权利要求1所述的超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括第一运动机构，所述第一运动机构设置在所述机台上，所述测力器件设置在所述第一运动机构上，所述夹线装置设置在所述测力器件上，所述第一运动机构用于驱动所述测力器件及其上的夹线装置沿第一方向和第二方向移动，其中所述第一方向与所述第二方向垂直。3.如权利要求2所述的超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，所述第一运动机构包括第一丝杆和第二丝杆，所述第一丝杆和所述第二丝杆上均设有滑块，所述测力器件固定在所述滑块上。4.如权利要求2所述的超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括第二运动机构，所述第二运动机构通过安装板设置在所述机台上，所述刀具夹持工装设置在所述第二运动机构上，所述第二运动机构用于驱动所述刀具夹持工装沿第三方向移动，所述第三方向与所述第一方向、所述第二方向分别垂直。5.如权利要求1所述的超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，所述刀具夹持工装上设置有用于固定所述待测超声直刃刀的刀柄，所述刀柄设有所述超声加载单元，所述超声加载单元包括传输线圈，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括设置于所述机台上的供电装置，所述供电装置通过所述传输线圈将超声信号加载到所述待测超声直刃刀。6.如权利要求1所述的超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，所述超声直刃刀锋利度检测设备还包括激光对刀机构，所述激光对刀机构固定于所述机台上并位于所述机台上，以用于校准所述待测超声直刃刀的刀刃方向；和/或所述夹线装置包括形成有开口的固线座及设置于所述固线座上的固定端组件和非固定端组件，所述固定端组件和所述非固定端组件分别位于所述开口两侧，所述固定端组件用于压紧所述测试线的一端，所述非固定端组件用于供所述测试线的另一端缠绕。7.一种超声直刃刀锋利度检测方法，基于如权利要求1～6任一项所述的超声直刃刀锋利度检测设备，其特征在于，包括以下步骤：控制所述刀具夹持工装移动至目标位置，并对正所述待测超声直刃刀；移动所述夹线装置至切割位置；将超声信号加载到所述待测超声直刃刀，驱动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晓康，李虎，刘超，邓泽榕，姜恩来，林亮亮，龙东洋，洪培强，文晓，
申请(专利权)人：厦门金鹭特种合金有限公司，
类型：发明
国别省市：