CN104759624A - 一种刀具磨损修复方法 - Google Patents

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吴继华
张新华
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Abstract

本发明公开了一种刀具磨损修复方法，首先对磨损刀具进行预处理，接着将预处理后的磨损刀具夹持定位，然后图像采集系统对定位后的磨损刀具进行数据采集并将采集后的数据输送到计算机内形成磨损刀具三维模型，接着在计算机内读入未磨损前的刀具三维模型通过布尔运算计算出需要补偿的刀具三维模型，然后在需要补偿的刀具三维模型内填充修复材料并用激光直接烧结技术对磨损处进行烧结修复，最后将修复好的刀具清理打磨从而完成刀具修复。本发明所述的一种刀具磨损修复方法，可以应用于整体刀具、刀片、钻具、及大型铣刀等成本较高、有较高修复价值的刀具类型修复，且有利于资源节约，降低生产成本，实现绿色制造。

Description

一种刀具磨损修复方法
技术领域
本发明涉及一种刀具磨损修复方法。
背景技术
金属切削加工过程中，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，切削时会产生大量的切削热，导致刀具剧烈磨损而失效。刀具磨损形式包括①后刀面磨损;②刻划磨损;③月牙洼磨损;④切削刃磨钝;⑤切削刃崩刃;⑥切削刃裂纹等。刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。刀具磨损后的处理方法一般是应用油石进行刃磨，而刃磨后刀具的使用寿命取决于刃磨者的水平。如出现刀具严重破损，严重崩刃，或者刀片内部出现长的裂纹等刀具磨损现象只能直接报废。刀具制造成本较高，不仅造成企业生产成本提高，而且也是一种资源浪费。目前的研究热点多集中在刀具磨损状态的监测和刀具寿命的预测。而对磨损后刀具的修复再利用很少涉及。
发明内容
本发明的目的在于提供一种刀具磨损修复方法，可以应用于整体刀具、刀片、钻具、及大型铣刀等成本较高、有较高修复价值的刀具类型修复，且有利于资源节约，降低生产成本，实现绿色制造。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
    一种刀具磨损修复方法，首先对磨损刀具进行预处理，接着将预处理后的磨损刀具夹持定位，然后图像采集系统对定位后的磨损刀具进行数据采集并将采集后的数据输送到计算机内形成磨损刀具三维模型，接着在计算机内读入未磨损前的刀具三维模型通过布尔运算计算出需要补偿的刀具三维模型，然后在需要补偿的刀具三维模型内填充修复材料并用激光直接烧结技术对磨损处进行烧结修复，最后将修复好的刀具清理打磨从而完成刀具修复。
    所述对磨损刀具进行预处理时首先清洗去除磨损刀具表面的油污、切屑粉末，接着对磨损刀具的破损处、前后刀面月牙洼、边界磨损处进行打磨，消除表面的氧化皮，直至发出金属光泽。
    所述图像采集系统包括CCD摄像机，所述CCD摄像机对精确定位后的磨损刀具的磨损区状态进行数据采集，并将采集后的数据通过图像采集卡读入刀具修复软件系统内存。
    所述激光直接烧结技术对修复材料与磨损刀具烧结熔覆轨迹采用往复扫描方法，求一系列的平行线与轮廓线的交点，再根据顺序将这些点依次连接。
所述修复好的刀具清理打磨后接着去除表面多余积屑。
本发明的有益效果是：一种刀具磨损修复方法，包括自动刀具磨损修复系统和磨损刀具修复工艺，主要能进行刀具月牙洼磨损、前刀面磨损、后刀面磨损、小于刀具使用区20%面积下的刀具断裂和边缘破损等主要磨损类型；本发明可以应用于整体刀具、刀片、钻具、及大型铣刀等成本较高、有较高修复价值的刀具类型；修复探索了刀具磨损后的修复方法，改变了以往超过磨损量后报废的现象，有利于资源节约，降低生产成本，实现绿色制造；且该技术修复效率高、修复精度高、有效保证了修复后刀具的加工精度。
具体实施方式
实施例1
所示一种刀具磨损修复方法，包括如下步骤：首先对磨损刀具进行预处理。所述对磨损刀具进行预处理时首先清洗去除磨损刀具表面的油污、切屑粉末，接着对磨损刀具的破损处、前后刀面月牙洼、边界磨损处进行打磨，消除表面的氧化皮，直至发出金属光泽。
接着将预处理后的磨损刀具夹持定位，然后图像采集系统对定位后的磨损刀具进行数据采集并将采集后的数据输送到计算机内形成磨损刀具三维模型。所述图像采集系统包括CCD摄像机，所述CCD摄像机对定位后的磨损刀具的磨损区域进行数据采集，并将采集后的数据通过图像采集卡读入刀具修复软件系统内存。应用三维软件如ProE或Solidworks等进行三维建模，再将建成的三维模型分区扫描成逐层的截面。
接着在计算机内读入未磨损前的刀具三维模型通过布尔运算计算出需要补偿的刀具三维模型，对运算获得的点进行编辑，删除无用点和杂点，合并独立扫描形成的点云，产生理想、完整的刀具磨损区的三维轮廓模型。
然后在需要补偿的刀具三维模型内填充修复材料并用激光直接烧结技术对磨损处进行烧结修复。所述激光直接烧结技术对修复材料与磨损刀具烧结熔覆轨迹采用往复扫描方法生成，求一系列的平行线与轮廓线的交点，再根据顺序将这些点依次连接。
若磨损刀具为钨钴类硬质合金车刀刀具，则修复材料采用碳化物合金粉末，如WC、TiC等。激光器功率选择2500W，选择粒度为100纳米的WC粉末颗粒。若磨损刀具为高速钢面铣刀刀具，则修复材料采用氮化物合金粉末，如TiN、Si3N4 等。激光器功率选择2500W，选择粒度为100纳米的TiN粉末颗粒。
最后将修复好的刀具清理打磨从而完成刀具修复。所述修复好的刀具清理打磨后接着去除表面多余积屑。
本实施例的一种刀具磨损修复方法探索了刀具磨损后的修复方法，改变了以往超过磨损量后报废的现象，有利于资源节约，降低生产成本，实现绿色制造；且该技术修复效率高、修复精度高、有效保证了修复后刀具的加工精度。

Claims (5)

1.一种刀具磨损修复方法，其特征在于包括如下步骤：首先对磨损刀具进行预处理，接着将预处理后的磨损刀具夹持定位，然后图像采集系统对定位后的磨损刀具进行数据采集并将采集后的数据输送到计算机内形成磨损刀具三维模型，接着在计算机内读入未磨损前的刀具三维模型通过布尔运算计算出需要补偿的刀具三维模型，然后在需要补偿的刀具三维模型内填充修复材料并用激光直接烧结技术对磨损处进行烧结修复，最后将修复好的刀具清理打磨从而完成刀具修复。
2.根据权利要求1所述的一种刀具磨损修复方法，其特征在于：所述对磨损刀具进行预处理时首先清洗去除磨损刀具表面的油污、切屑粉末，接着对磨损刀具的破损处、前后刀面月牙洼、边界磨损处进行打磨，消除表面的氧化皮，直至发出金属光泽。
3.根据权利要求1所述的一种刀具磨损修复方法，其特征在于：所述图像采集系统包括CCD摄像机，所述CCD摄像机对定位后的磨损刀具进行数据采集，并将采集后的数据通过图像采集卡读入计算机修复系统内存。
4.根据权利要求1所述的一种刀具磨损修复方法，其特征在于：所述激光直接烧结技术对修复材料与磨损刀具烧结熔覆轨迹采用往复扫描方法，求一系列的平行线与轮廓线的交点，再根据顺序将这些点依次连接。
5.根据权利要求1所述的一种刀具磨损修复方法，其特征在于：所述修复好的刀具清理打磨后接着去除表面多余积屑。
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