CN110253344A - 一种刀具刃口钝化去除量的表征方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刀具刃口钝化去除量的表征方法，包括步骤1，激光标记：在刀具的刃口端面进行激光打标，并形成打标点；步骤2，刀具清洗；步骤3，刀具安装定位：将清洗后的刀具安装在刀具固定台上，并将刀刃尖顶部记为最高点，将打标点记为最低点；步骤4，测量钝化前最高点与最低点之间的相对高度差h；步骤5，刀具钝化；步骤6，测量钝化后最高点与最低点之间的相对高度差h1；步骤7，钝化去除量计算：钝化去除量L=h‑h1。本发明能避免刀具刃口测量方法的误差，通过比较相对高度值，得到准确的刀具刃口钝化去除量，为后续实验工作开展奠定坚实的基础。

Description

一种刀具刃口钝化去除量的表征方法
技术领域
本发明涉及刀具刃口钝化测量方法领域，特别是一种刀具刃口钝化去除量的表征方法。
背景技术
在切削加工过程中，不同的刀具刃口半径会产生不同的切削力、刀具磨损以及工件表面质量，是影响刀具切削性能的重要因素之一，因此高速及微细切削加工刀具刃口效应研究成为热点，是实现超精密切削的基本要求之一。
近几年来，扫描电镜（SEM）法是主要的刀具刃口测量方法，通过得到的测量数据，以圆和抛物线作为拟合曲线对测量数据进行拟合，得到刀具刃口半径。但研究发现数据选点的不同，刃口对准困难，拟合得到的刀具刃口半径误差较大。同时，测量要求必须截取刃口断面，而这是一种破坏式测量。
对刀具刃口半径进行准确测量可为切削过程中工件质量的监控、选刀、用刀奠定基础。但由于表征刀具刃口测量技术要求比较严格，对于刀具刃口的测量比较困难。迄今为止，都没有一套统一的测量方法，刀具刃口的测量方法已成为制约超精密加工发展的重要因素之一。不规范、不完善的测量方法间接导致了钝化前后刀具刃口去除量的测量误差，直接影响了后续实验工作的展开和钝化去除规律的推导。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种刀具刃口钝化去除量的表征方法，该刀具刃口钝化去除量的表征方法能避免刀具刃口测量方法的误差，通过比较相对高度值，得到准确的刀具刃口钝化去除量，为后续实验工作开展奠定坚实的基础。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种刀具刃口钝化去除量的表征方法，包括如下步骤。
步骤1，激光标记：在刀具的刃口端面进行激光打标，并形成打标点。
步骤2，清洗：采用超声波对打标后的刀具进行清洗，以去除刀具刃口表面的油渍。
步骤3，刀具安装定位：将清洗后的刀具安装在刀具固定台上，刀具固定台具有倾斜面，倾斜面上设置有固定柱；具体安装方法为：将刀具上的刀具安装孔与固定柱相配合，刀具底面与倾斜面相贴合，并使刀具上的刀刃尖顶部位于最上方；此时，将刀刃尖顶部记为最高点，将打标点记为最低点。
步骤4，钝化前测量：将步骤3安装定位完成的刀具刃口放置于显微镜下，使用x10倍的显微镜镜头对刀具刃口进行观察并测量最高点与最低点之间的相对高度差；具体测量方法为：使用VK分析软件，打开显微图像，分别读取最高点和最低点至基准线之间的距离值a和b；则求取a和b的差值，即为最高点与最低点之间的相对高度差h。
步骤5，刀具钝化：将步骤4测量后的刀具从刀具固定台上取下，并对刀具的刃口进行钝化。
步骤6，钝化后测量：将钝化后的刀具，按照步骤3的方法安装定位在刀具固定台上，再按照步骤4的方法，测量钝化后最高点与最低点之间的相对高度差h1。
步骤7，钝化去除量计算：将步骤4测量得到的钝化前最高点与最低点之间的相对高度差，减去步骤6测量得到的钝化后最高点与最低点之间的相对高度差，即得到钝化去除量L，也即L=h-h1。
步骤1中，使用LX-2000B台式CO2激光打标机在刀具刃口端面打标。
步骤1中，CO2激光打标机打标时，先在CO2激光打标机的后台程序中添加图形半径为0.05mm的圆作为标记，通过红光预览调节刀具刃口和激光的相对位置，调节激光功率大小在刀具刃口进行打标。
步骤2中，超声波对刀具刃口进行清洗时，超声调节频率为40kHZ以上，清洗时间为5min。
步骤5，采用毛刷对刀具的刃口进行钝化。
毛刷钝化时，毛刷中碳化硅磨粒含量25%，磨粒目数为80目，钝化速度为540r/min，钝化时间为1h。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明使用三维形貌激光显微镜，改善了传统显微镜的缺点，将物体分为若干光率，成像清晰，是一种理想的三维成像系统。与SEM测量法相比不需要破坏式测量，同时建立一整套测量流程，规范切测量精密。
2、能避免刀具刃口测量方法的误差，通过比较相对高度值，得到准确的刀具刃口钝化去除量，为后续实验工作开展奠定坚实的基础。
附图说明
图1显示了本发明一种刀具刃口钝化去除量的表征方法的流程示意图。
图2显示了刀具刃口3D效果图。
图3显示了标记后的刀具装夹图。
图4 显示了钝化前刀具刃口相对高度图。
图5 显示了钝化后刀具刃口相对高度图。
其中有：
10.刀具固定台；11.倾斜面；12.固定柱；
20.刀具；21.刀具安装孔；22.刀刃尖顶部；23.打标点。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种刀具刃口钝化去除量的表征方法，包括如下步骤。
步骤1，激光标记：优选使用LX-2000B台式CO2激光打标机在刀具的刃口端面进行激光打标，并形成打标点。
CO2激光打标机打标时，先在CO2激光打标机的后台程序中添加图形半径优选为0.05mm的圆作为标记，通过红光预览调节刀具刃口和激光的相对位置，调节激光功率大小在刀具刃口进行打标。
步骤2，清洗：采用超声波对打标后的刀具进行清洗，以去除刀具刃口表面的油渍。超声波对刀具刃口进行清洗时，超声调节频率优选为40kHZ以上，清洗时间优选为5min。
步骤3，刀具安装定位。
将清洗后的刀具安装在如图3所示的刀具固定台10上，刀具固定台具有倾斜面11，倾斜面上设置有固定柱12。
上述刀具固定台的结构设计，对比平放刀具得到的刃口二维图，进行刀具刃口拟合的方法，得到的刃口测量数据较不精确。本发明中，刀具有倾斜角度的放置，可以更显而易见的看到钝化前后的数值差异。如图2所示的三维形貌高度图，可以导出CSV文件进行数据提取，进行数据对比及分析，相比于拟合刃口的方法更精确缜密。
具体安装方法为：将刀具20上的刀具安装孔21与固定柱相配合，刀具底面与倾斜面相贴合，并使刀具上的刀刃尖顶部位于最上方；此时，将刀刃尖顶部22记为最高点，将打标点23记为最低点。
步骤4，钝化前测量：将步骤3安装定位完成的刀具刃口放置于显微镜下，使用x10倍的显微镜镜头对刀具刃口进行观察并测量最高点与最低点之间的相对高度差；具体测量方法为：使用VK分析软件，打开显微图像，分别读取最高点和最低点至基准线之间的距离值a和b；则求取a和b的差值，即为最高点与最低点之间的相对高度差h。
本发明中，上述基准线是以显微镜激光汇聚处所能达到的区域的最低点，正因为如此，导致每次装夹不一致就会导致基准线不一致，所以本发明提出比较相对高度值的方法。
上述最高点至基准线之间的距离值，本发明中也称最大值，最低点至基准线之间的距离值，本发明中也称最小值。
钝化前的显微图像，如图4所示，在轮廓图像上的标记圆点内取得最小值，数值b为305.350um；在刀具刃口上取得最大值，数值a为1088.735um，得到两者之间的相对高度差h为783.385um。
步骤5，刀具钝化：将步骤4测量后的刀具从刀具固定台上取下，并优选采用毛刷对刀具的刃口进行钝化。
毛刷钝化时，毛刷中碳化硅磨粒含量优选为25%，磨粒目数优选为80目，钝化速度优选为540r/min，钝化时间优选为1h。
步骤6，钝化后测量：将钝化后的刀具，按照步骤3的方法安装定位在刀具固定台上，再按照步骤4的方法，测量钝化后最高点与最低点之间的相对高度差h1。
钝化前的显微图像，如图5所示，得到标记圆点内的最小值为437.455um，刀具刃口上的最大值为1214.295um，两者的相对高度差h1为776.84um
步骤7，钝化去除量计算：将步骤4测量得到的钝化前最高点与最低点之间的相对高度差，减去步骤6测量得到的钝化后最高点与最低点之间的相对高度差，即得到钝化去除量L，也即L=h-h1=783.385-776.84=6.545um。具体分析数据如下：
最高基准/um 最低基准/um 相对高度差/um
钝化前 1088.735 305.350 783.385
钝化后 1214.295 437.455 776.84
通过重复测试同一刀具刃口钝化去除量，平均值误差小于10%，符合刀具测量标准要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种刀具刃口钝化去除量的表征方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，激光标记：在刀具的刃口端面进行激光打标，并形成打标点；
步骤2，清洗：采用超声波对打标后的刀具进行清洗，以去除刀具刃口表面的油渍；
步骤3，刀具安装定位：将清洗后的刀具安装在刀具固定台上，刀具固定台具有倾斜面，倾斜面上设置有固定柱；具体安装方法为：将刀具上的刀具安装孔与固定柱相配合，刀具底面与倾斜面相贴合，并使刀具上的刀刃尖顶部位于最上方；此时，将刀刃尖顶部记为最高点，将打标点记为最低点；
步骤4，钝化前测量：将步骤3安装定位完成的刀具刃口放置于显微镜下，使用x10倍的显微镜镜头对刀具刃口进行观察并测量最高点与最低点之间的相对高度差；具体测量方法为：使用VK分析软件，打开显微图像，分别读取最高点和最低点至基准线之间的距离值a和b；则求取a和b的差值，即为最高点与最低点之间的相对高度差h；
步骤5，刀具钝化：将步骤4测量后的刀具从刀具固定台上取下，并对刀具的刃口进行钝化；
步骤6，钝化后测量：将钝化后的刀具，按照步骤3的方法安装定位在刀具固定台上，再按照步骤4的方法，测量钝化后最高点与最低点之间的相对高度差h1；
步骤7，钝化去除量计算：将步骤4测量得到的钝化前最高点与最低点之间的相对高度差，减去步骤6测量得到的钝化后最高点与最低点之间的相对高度差，即得到钝化去除量L，也即L=h-h1。
2.根据权利要求1所述的刀具刃口钝化去除量的表征方法，其特征在于：步骤1中，使用LX-2000B台式CO2激光打标机在刀具刃口端面打标。
3.根据权利要求2所述的刀具刃口钝化去除量的表征方法，其特征在于：步骤1中，CO2激光打标机打标时，先在CO2激光打标机的后台程序中添加图形半径为0.05mm的圆作为标记，通过红光预览调节刀具刃口和激光的相对位置，调节激光功率大小在刀具刃口进行打标。
4.根据权利要求1所述的刀具刃口钝化去除量的表征方法，其特征在于：步骤2中，超声波对刀具刃口进行清洗时，超声调节频率为40kHZ以上，清洗时间为5min。
5.根据权利要求1所述的刀具刃口钝化去除量的表征方法，其特征在于：步骤5，采用毛刷对刀具的刃口进行钝化。
6.根据权利要求5所述的刀具刃口钝化去除量的表征方法，其特征在于：步骤5中，毛刷钝化时，毛刷中碳化硅磨粒含量25%，磨粒目数为80目，钝化速度为540r/min，钝化时间为1h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113218354A (zh) * 2021-05-28 2021-08-06 沈阳航空航天大学 一种立铣刀刃口半径高效测量定位方法

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