CN110411371A - 基于fib刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法 - Google Patents

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陈宇
杜东兴
黄文�
陈一
汤金钢
马绍兴
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Abstract

本发明公开了基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，先在扫描电镜腔内使用FIB模式对刀具后刀面上的圆弧面进行刻蚀获取参考点，然后在超景深显微镜下，基于参考点提取刀具刃口轮廓。本发明通过FIB刻蚀参考点，确保不同切削距离下提取的退化轮廓数据起始点一致，能够精确获得每次切削后特定位置的刀具刃口轮廓数据点，从而获得刀具随着切削距离的变化刀具刃口轮廓退化曲线，为刀具钝圆半径、刀具磨损规律及机理的分析奠定基础。

Description

基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法
技术领域
本发明涉及刀具检测技术领域，具体涉及基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法。
背景技术
在刀具切削金属过程中，刀具与工件和刀具与切屑之间的不断摩擦，导致刀具快速磨损，刀具刃口轮廓不断发生变化，尤其是切削钛合金、镍基合金、纯铁等难加工材料时刀具磨损尤为严重。在精密切削领域，刀具磨损造成的零件精度和质量不容忽视，刀具刃口的退化会导致刀具刃口轮廓变化，刀具钝圆半径增大，使得切削力、切削热表面粗糙度增大，从而降低工件几何精度和加工质量，导致零件产品不合格，故对刀具刃口轮廓的退化规律研究具有重要意义。研究同一把刀具在不同切削距离下刀具刃口轮廓的退化规律时，需要对刀具进行精确标定和刃口轮廓提取。于是需在后刀面选取参考点和确定轮廓提取方法，保证每次提取轮廓的准确性、一致性以及能够获得随切削距离变化的刃口轮廓退化曲线。
发明内容
本发明的目的在于提供基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，所述提取方法能够实现对后刀面没有任何参考点的刀具刃口轮廓进行提取，分析刀具刃口轮廓退化规律，确保每次提取轮廓的准确性、一致性。
本发明通过下述技术方案实现：
基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，先在扫描电镜腔内使用FIB模式对刀具后刀面上的圆弧面进行刻蚀获取参考点，然后在超景深显微镜下，基于参考点提取刀具刃口轮廓。
本发明所述扫描电镜和超景深显微镜均为现有技术，所述超景深显微镜能够用于测量钻头切削刃的三维形貌，从而可用于提取刀具刃口轮廓。
后刀面本身就有参考点的刀具可直接用超景深显微镜提取刀具刃口轮廓，但是对于后刀面没有参考点的刀具，例如硬质合金车刀，为了能准确得到刀具上某一位置的刃口轮廓退化规律，需在后刀面刻蚀参考点，否则会导致不同切削距离下提取的退化轮廓数据起始点不一致。
本发明提取的刀具刃口轮廓数据点，通过将数据点导入Excel和Origin中处理可获得刀具刃口轮廓退化规律曲线。
本发明通过FIB刻蚀参考点，确保不同切削距离下提取的退化轮廓数据起始点一致，能够精确获得每次切削后特定位置的刀具刃口轮廓数据点，从而获得刀具随着切削距离的变化刀具刃口轮廓退化曲线，为刀具钝圆半径、刀具磨损规律及机理的分析奠定基础。
进一步地，包括以下步骤：
1)、将刀具固定后放入扫描电镜腔内，调整扫描电镜倍率和焦距直到能够清晰观察到刀具后刀面上的圆弧面；
2)、切换到FIB模式，刻蚀参考点；
3)、在超景深显微镜下，每次切削一定距离后，将参考点作为提取线的起始点提取刀具刃口轮廓数据。
进一步地，参考点与刀具刀尖的距离为200μm。
此距离的设置是配合超景深下提取线的长度，为了保证提取线横跨刀具磨损区域与未磨损区域，得到所需轮廓数据。
进一步地，所述参考点为十字叉的交点。
十字叉的交点能够提高参考点刻蚀的精准度。
进一步地，参考点的刻蚀过程为：
选择水平刻蚀矩形框的位置，设置刻蚀参数，刻蚀模式设置为深度模式，水平刻蚀矩形框刻蚀完后旋转90度后再刻蚀竖直矩形框，最终在圆弧面上获得十字叉，十字叉的交点即为所需的参考点。
进一步地，刻蚀参数为：刻蚀宽度为45μm，刻蚀高度为1.3μm，刻蚀深度为20μm，刻蚀层数为2层，刻蚀电流为30kV 4nA。
本发明所述宽度和高度是基于矩形框正对视线而言。
上述参数设置能够在超景深显微镜下清晰观察到参考点。
上述参数的设置能够保证在刀具上刻蚀出大小合适的十字叉形状并易在超景深显微镜下清晰观察到。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过FIB刻蚀参考点，确保不同切削距离下提取的退化轮廓数据起始点一致，能够精确获得每次切削后特定位置的刀具刃口轮廓数据点，从而获得刀具随着切削距离的变化刀具刃口轮廓退化曲线，为刀具钝圆半径、刀具磨损规律及机理的分析奠定基础。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明所述圆弧面获取参考点后的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，包括以下步骤：
1)、首先采用工业酒精将刀具后刀面擦拭干净，将刀具竖直放在特定夹具上并用导电胶粘在载物台上，将载物台放入扫描电镜腔内，在低倍镜下找到所要观察的后刀面圆弧面，调整载物台的位置和焦距，让载物台倾斜10度，调整放大倍率到X250倍左右，可以清晰观察到所需的后刀面圆弧面；
2)、切换到FIB模式，调整对比度和亮度清晰观察到图像，确定刀尖到刻蚀点的距离大约200μm；再选择刻蚀水平矩形方框，放在圆弧面的中间区域，设定刻蚀矩形方框宽度(相当于矩形框俯视时的长度)为45μm，高度(相当于矩形框俯视时的宽度)为1.29μm，刻蚀深度为20μm，刻蚀层数为2,刻蚀电流为30kV 4nA；参数设置完成后开始刻蚀水平方向矩形方框，矩形方框旋转90度，刻蚀垂直方向矩形方框，水平矩形方框与垂直矩形方框的交点即是所需的参考点；
3)、将刻蚀后的刀具放在超景深显微镜下深度合成三维图，在轮廓提取模式下，以刻蚀的参考点为刃口轮廓提取起始点获取刃口轮廓高度数据。其中，提取线的固定长度为400μm。每次切削一定距离后进行轮廓提取。最终将每次轮廓高度数据点导入软件Excel和Origin中处理可获得刀具刃口轮廓退化规律曲线。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，其特征在于，先在扫描电镜腔内使用FIB模式对刀具后刀面上的圆弧面进行刻蚀获取参考点，然后在超景深显微镜下，基于参考点提取刀具刃口轮廓。
2.根据权利要求1所述的基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将刀具固定后放入扫描电镜腔内，调整扫描电镜倍率和焦距直到能够清晰观察到刀具后刀面上的圆弧面；
2)、切换到FIB模式，刻蚀参考点；
3)、在超景深显微镜下，每次切削一定距离后，将参考点作为提取线的起始点提取刀具刃口轮廓数据。
3.根据权利要求2所述的基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，其特征在于，所述参考点与刀具刀尖的距离为200μm。
4.根据权利要求2所述的基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，其特征在于，所述参考点为十字叉的交点。
5.根据权利要求4所述的基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，其特征在于，所述参考点的刻蚀过程为：
选择水平刻蚀矩形框的位置，设置刻蚀参数，刻蚀模式设置为深度模式，水平刻蚀矩形框刻蚀完后旋转90度后再刻蚀竖直矩形框，最终在圆弧面上获得十字叉，十字叉的交点即为所需的参考点。
6.根据权利要求5所述的基于FIB刻蚀的刀具刃口轮廓提取方法，其特征在于，所述刻蚀参数为：刻蚀宽度为45μm，刻蚀高度为1.3μm，刻蚀深度为20μm，刻蚀层数为2层，刻蚀电流为30kV4nA。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361308A (en) * 1992-01-10 1994-11-01 General Motors Corporation 3-D measurement of cutting tool wear
CN1871684A (zh) * 2003-09-23 2006-11-29 塞威公司 采用fib准备的样本的抓取元件的显微镜检查的方法、系统和设备
CN101543901A (zh) * 2009-02-27 2009-09-30 天津大学 基于聚焦离子束技术的微刀具制备方法
CN103084814A (zh) * 2013-01-18 2013-05-08 天津大学 一种锋利刃口微刀具的制造方法
CN105651200A (zh) * 2016-01-08 2016-06-08 大连理工大学 一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法
CN105773309A (zh) * 2016-03-10 2016-07-20 天津大学 一种超视场刀具在线检测方法
CN107378904A (zh) * 2017-08-25 2017-11-24 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法
CN107984283A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种金刚石刀具的刃口定位方法
CN109318057A (zh) * 2018-12-03 2019-02-12 兰州工业学院 一种高速切削定向凝固铸造镍基高温合金dz4刀具磨损预测方法
CN109396957A (zh) * 2018-11-15 2019-03-01 哈尔滨理工大学 一种构建刀具磨损图进行切削参数优选和刀具寿命可靠性评估的方法
CN109540947A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 北京科技大学 一种制备fib三维重构用“鼻尖”试样的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361308A (en) * 1992-01-10 1994-11-01 General Motors Corporation 3-D measurement of cutting tool wear
CN1871684A (zh) * 2003-09-23 2006-11-29 塞威公司 采用fib准备的样本的抓取元件的显微镜检查的方法、系统和设备
CN101543901A (zh) * 2009-02-27 2009-09-30 天津大学 基于聚焦离子束技术的微刀具制备方法
CN103084814A (zh) * 2013-01-18 2013-05-08 天津大学 一种锋利刃口微刀具的制造方法
CN105651200A (zh) * 2016-01-08 2016-06-08 大连理工大学 一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法
CN105773309A (zh) * 2016-03-10 2016-07-20 天津大学 一种超视场刀具在线检测方法
CN107378904A (zh) * 2017-08-25 2017-11-24 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种确定金刚石刀具刃口特定切削区域的方法
CN107984283A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种金刚石刀具的刃口定位方法
CN109396957A (zh) * 2018-11-15 2019-03-01 哈尔滨理工大学 一种构建刀具磨损图进行切削参数优选和刀具寿命可靠性评估的方法
CN109318057A (zh) * 2018-12-03 2019-02-12 兰州工业学院 一种高速切削定向凝固铸造镍基高温合金dz4刀具磨损预测方法
CN109540947A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 北京科技大学 一种制备fib三维重构用“鼻尖”试样的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张少婧: ""基于聚焦离子束技术的微刀具制造方法及关键技术的研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

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