CN113385984B - 一种刀具径向跳动识别方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刀具径向跳动识别方法、装置、终端及存储介质，通过获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，刀具包括若干齿；根据图像数据，确定若干齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；获取刀具的半径值，根据实际铣削半径、每齿进给量误差值以及半径值，确定刀具对应的径向跳动参数；径向跳动参数用于反映刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。本实施例只需要获取铣削后的加工工件的沟槽底部对应的图像数据，就能确定铣削时采用的刀具的径向跳动参数，无需在铣削过程中采集任何数据，因此可以解决现有技术中需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能确定铣削刀具的径向跳动参数的问题。

Description

一种刀具径向跳动识别方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及铣削加工技术领域，尤其涉及的是一种刀具径向跳动识别方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
目前，已经存在很多关于径向跳动参数识别方法的研究。例如，通过安装在机床上的位移传感器来测量刀具跳动，或者通过测量铣削力波形来识别刀具跳动。由于现有的径向跳动参数识别方法均需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能根据测量数据确定径向跳动参数，因此需要额外耗费不少采集的数据时间。
因此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种刀具径向跳动识别方法、装置、终端及存储介质，旨在解决现有技术中需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能确定铣削刀具的径向跳动参数的问题。
本发明解决问题所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种刀具径向跳动识别方法，其中，所述方法包括：
获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括第一齿和第二齿，所述第一齿的铣削半径小于所述第二齿的铣削半径；
根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；
获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。
在一种实现方式中，所述图像数据包括显微图像数据和三维形貌数据；所述获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据，包括：
获取所述沟槽底部对应的显微图像数据；
通过白光干涉仪沿预设方向对所述沟槽底部进行扫描，得到所述三维形貌数据；其中，所述预设方向为所述刀具进行铣削时采用的进给方向。
在一种实现方式中，所述根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值，包括：
根据所述显微图像数据，确定所述实际铣削半径；
根据所述三维形貌数据，确定所述每齿进给量误差值。
在一种实现方式中，所述根据所述显微图像数据，确定所述实际铣削半径，包括：
根据所述显微图像数据，确定所述沟槽底部的宽度值；
将所述宽度值的一半作为所述实际铣削半径。
在一种实现方式中，所述根据所述三维形貌数据，确定所述每齿进给量误差值，包括：
根据所述三维形貌数据，确定若干旋转周期中每一旋转周期对应的形貌特征数据；其中，所述第一齿和所述第二齿交替铣削一次为一个旋转周期；
根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的所述第一齿和所述第二齿之间的进给量误差值；
获取所述进给量误差值的平均值，得到所述每齿进给量误差值。
在一种实现方式中，所述根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的所述第一齿和所述第二齿之间的进给量误差值，包括：
根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的第一铣削长度和第二铣削长度；其中，所述第一铣削长度与所述第一齿对应，所述第二铣削长度与所述第二齿对应；
将所述第二铣削长度与所述第一铣削长度一一对应相减，得到每一所述旋转周期对应的所述进给量误差值。
在一种实现方式中，所述径向跳动参数包括跳动偏置值和跳动角度值；所述根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数，包括：
根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述旋转中心与所述几何中心之间的距离、所述刀具的切入角/切出角的变化量；
根据所述旋转中心与所述几何中心之间的距离，得到所述跳动偏置值；
根据所述刀具的切入角/切出角的变化量，得到所述跳动角度值。
第二方面，本发明实施例还提供一种刀具径向跳动识别装置，其中，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括第一齿和第二齿，所述第一齿的铣削半径小于所述第二齿的铣削半径；
图像分析模块，用于根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；
参数解算模块，用于获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。
第三方面，本发明实施例还提供一种终端，其中，所述终端包括有存储器和一个或者一个以上处理器；所述存储器存储有一个或者一个以上的程序；所述程序包含用于执行如上述任一所述的刀具径向跳动识别方法的指令；所述处理器用于执行所述程序。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有多条指令，其中，由处理器加载并执行所述指令，以实现上述任一所述的刀具径向跳动识别方法的步骤。
本发明的有益效果：本发明实施例通过获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，刀具包括若干齿；根据图像数据，确定若干齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；获取刀具的半径值，根据实际铣削半径、每齿进给量误差值以及半径值，确定刀具对应的径向跳动参数；径向跳动参数用于反映刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。本实施例只需要获取铣削后的加工工件的沟槽底部对应的图像数据，就能确定铣削时采用的刀具的径向跳动参数，无需在铣削过程中采集任何数据，因此可以解决现有技术中需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能确定铣削刀具的径向跳动参数的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的刀具跳动识别方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的刀具的径向跳动现象的示意图。
图3是本发明实施例提供的刀具的轴向跳动现象的示意图。
图4是本发明实施例提供的跳动存在时的两齿刀具微细铣削的宏观轨迹线示意图。
图5是本发明实施例提供的图4对应的局部放大的轨迹线示意图。
图6是本发明实施例提供的不同条件下通过Matlab仿真平台得到的三维形貌模型示意图。
图7是本发明实施例提供的铣削后的加工工件底部沟槽的显微图像数据。
图8是本发明实施例提供的图7中各测量点对应的三维形貌特征数据。
图9是本发明实施例提供的受径向跳动影响时，沟槽底面中心处沿进给方向的三维形貌特征数据。
图10是本发明实施例提供的轴向和径向跳动同时影响时，沟槽底面中心处沿进给方向的三维形貌特征数据。
图11是本发明实施例提供的刀具径向跳动识别装置的内部模块连接示意图。
图12是本发明实施例提供的终端的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
高效和精密加工是铣削工艺的主要目标。作为铣削工艺的干扰因素，刀具跳动成为进一步提高加工效率和质量的主要障碍之一。刀具跳动现象在加工中非常普遍，这主要是由于主轴-刀架-刀具接头组件的安装状态不理想，动态柔性主轴系统在运行中的响应及刀具的制造误差造成的。当前，随着对高加工质量和效率的要求的提高，刀具跳动现象及其对铣削过程的影响已受到广泛关注。由于当出现刀具跳动时，铣削力曲线将严重变形，每个齿的铣削力的变化幅度将不再一样，从而导致微铣削过程中加工工件的表面纹理不一致，降低加工质量。举例说明，如图2所示，由于刀具跳动现象的存在，刀具的几何中心O与旋转中心O′不重合。因此，为了获得高加工质量的工件，在实践中需要使用准确而有效的方法来测量刀具跳动。
目前，已经存在很多关于径向跳动参数识别方法的研究。例如，通过安装在机床上的位移传感器来测量刀具跳动，或者通过测量铣削力波形来识别刀具跳动。由于现有的径向跳动参数识别方法均需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能根据测量数据确定径向跳动参数，因此需要额外耗费不少采集的数据时间。
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种刀具径向跳动识别方法，通过获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括若干齿；根据所述图像数据，确定所述若干齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。由于本实施例只需要获取铣削后的加工工件的沟槽底部对应的图像数据，就可以确定铣削时采用的刀具的径向跳动参数，无需在铣削过程中采集任何数据，因此可以有效解决现有技术中需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能确定铣削刀具的径向跳动参数的问题。
如图1所示，本实施例提供一种刀具径向跳动识别方法，所述方法包括如下：
步骤S100、获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括第一齿和第二齿，所述第一齿的铣削半径小于所述第二齿的铣削半径。
具体地，本实施例需要获取铣削完毕的加工工件，铣削是以铣刀作为刀具加工物体表面的一种机械加工方法，其通常是将需要加工的工件固定，然后用高速旋转的刀具在工件上切出需要的形状。为了切出多样的形状和特征，刀具通常具有大小不一的多个齿。本实施例中的刀具为两齿，其中第一齿为小齿，第二齿为大齿，大齿的铣削半径大于小齿，第一齿和第二齿交替铣削。由于铣削完毕的加工工件的沟槽底部具有一定的纹理和轮廓信息，通过获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据可以得到该纹理和轮廓信息，该纹理和轮廓信息即可在一定程度上可以反映对加工工件进行铣削的刀具的移动轨迹，从而辅助确定刀具的径向跳动参数。
在一种实现方式中，所述步骤S100具体包括如下步骤：
步骤S101、获取所述沟槽底部对应的显微图像数据；
步骤S102、通过白光干涉仪沿预设方向对所述沟槽底部进行扫描，得到所述三维形貌数据；其中，所述预设方向为所述刀具进行铣削时采用的进给方向。
具体地，为了获得沟槽底部的宏观纹理和轮廓信息，本实施例需要采用显微镜采集加工工件的沟槽底部的显微图像数据。图4即为某一加工工件的沟槽底部的显微图像数据的参考图，可以明显看出刀具铣削后产生的清晰的刀痕，即刀具的宏观的轨迹线，将该宏观的轨迹线局部放大后即得到图5所示内容。此外，由于刀具的跳动通常是发生在三维空间上的，而非是二维平面内的，因此为了准确确定刀具的径向跳动，本实施例还需要通过白光干涉仪沿预设方向对沟槽底部进行扫描，得到沟槽底部的三维形貌数据，该三维形貌数据可以反映沟槽底部表面由于刀具的各个齿交替铣削产生的三维轮廓特征。
如图1所示，所述方法还包括如下步骤：
步骤S200、根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值。
具体地，本实施例通过获取加工工件的沟槽底部的图像数据，得到加工工件的沟槽底部的纹理和轮廓信息，通过获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据可以得到该纹理和轮廓信息，该纹理和轮廓信息中包含有第一齿和第二齿分别产生的铣削痕迹，由于各个齿产生的铣削痕迹不同，因此通过分析加工工件的沟槽底部的图像数据可以得到第二齿产生的实际铣削半径。此外，在不存在刀具径向跳动的现象时，第一齿和第二齿虽然铣削半径不同，但是每齿进给量是相同的。而一旦存在刀具径向跳动，每齿进给量就会产生偏差，从而导致加工工件表面的纹理不一致，因此通过分析加工工件的沟槽底部的图像数据还可以计算出第一齿的进给量和第二齿的进给量，通过比较两个进给量得到每齿进给量误差值。该每齿进给量误差值可以反映在同一周期中，第一齿的进给量和第二齿的进给量之间的差距。
在一种实现方式中，所述步骤S200具体包括如下步骤：
步骤S201、根据所述显微图像数据，确定所述实际铣削半径；
步骤S202、根据所述三维形貌数据，确定所述每齿进给量误差值。
具体地，第二齿的实际铣削半径可以在加工工件上保留较为明显的痕迹，因此其基于显微图像数据中的宏观纹理信息即可得到，所以本实施例采用显微图像数据确定第二齿的实际铣削半径。而每齿进给量误差值由于数值较小，难以根据宏观纹理信息计算得到，因此本实施例需要采用三维形貌数据才能准确确定每齿进给量误差值。
在一种实现方式中，为了获得第二齿的实际铣削半径，本实施例可以根据所述显微图像数据，确定所述沟槽底部的宽度值；将所述宽度值的一半作为所述实际铣削半径。
具体地，如图4所示，铣削后的加工工件的沟槽底部的显微图像数据可以清洗地看见刀具铣削的痕迹，沟槽底部的两端则出现少量的毛刺。沟槽底面和侧壁临界点之间的距离就是沟槽底部的宽度。为了获取沟槽底部的准确宽度，本实施例可以在该显微图像数据上选取若干个位置分别测量一个沟槽底部的宽度值，再取平均值，得到准确的沟槽底部的宽度值。然后将该宽度值除以二即得到第二齿的实际铣削半径。
在一种实现方式中，为了确定每齿进给量误差值，本实施例可以根据所述三维形貌数据，确定若干旋转周期中每一旋转周期对应的形貌特征数据；其中，所述第一齿和所述第二齿交替铣削一次为一个旋转周期；根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的所述第一齿和所述第二齿之间的进给量误差值；获取所述进给量误差值的平均值，得到所述每齿进给量误差值。
具体地，工件的铣削过程实际上是采用刀具上的多个齿对该工件进行交替铣削的过程，因此本实施例中得到的三维形貌数据实际包含有第一齿和第二齿在加工工件上交替铣削产生的周期性刀痕。当刀具在铣削过程中不存在径向跳动时，每齿进给量是恒定的，即测量出的刀具每个齿的进给量与用刀具旋转一周所进给的距离除以齿数得到的每齿进给量基本一致。而当刀具在铣削过程中存在径向跳动时，测量出的刀具的每个齿的进给量就有可能出现差异，当差异较大时势必会影响到加工工件的质量。因此为了确定刀具是否存在径向跳动，本实施例需要获取被该刀具进行铣削后得到的加工工件沟槽底部的三维形貌数据，在该三维形貌数据中选取若干旋转周期的形貌特征数据，例如选择任意10个旋转周期的形貌特征数据，每个旋转周期对应的形貌特征数据即反映该旋转周期内第一齿和第二齿在加工工件上交替铣削一次产生的刀痕的形状和轮廓，基于这些刀痕的形状和轮廓可以确定该旋转周期对应的进给量误差值。计算出所有选取出的旋转周期的进给量误差值再取平均值，即得到每齿进给量误差值。
在一种实现方式中，为了得到每一个旋转周期的进给量误差值，本实施例可以根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的第一铣削长度和第二铣削长度；其中，所述第一铣削长度与所述第一齿对应，所述第二铣削长度与所述第二齿对应；将所述第二铣削长度与所述第一铣削长度一一对应相减，得到每一所述旋转周期对应的所述进给量误差值。
具体地，对于每个旋转周期，本实施例都可以根据该旋转周期对应的形貌特征数据确定该旋转周期内，刀具的第一齿和第二齿铣削后分别产生的刀痕的长度和高度。因此，将第二齿产生的第二铣削长度减去第一齿产生的第一铣削长度即得到该旋转周期对应的进给量误差值。
如图1所示，所述方法还包括如下步骤：
步骤S300、获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。
具体地，在铣削过程中，当刀具的径向跳动现象的存在时，刀具的几何中心和旋转中心是不重合的，且这种不重合体现在三维空间上的距离和角度之间的偏差。由于刀具的径向跳动参数会影响第二齿的实际铣削半径的大小以及每齿进给量误差值的大小，即刀具的径向跳动参数与第二齿的实际铣削半径存在一定的数值关系，且其与每齿进给量误差值也存在一定的数值关系。因此当本实施例确定了第二齿的实际铣削半径大小和每齿进给量误差值的具体数值以后，就可以根据第二齿的实际铣削半径大小和每齿进给量误差值反向计算出刀具的径向跳动参数。
在一种实现方式中，所述径向跳动参数包括跳动偏置值和跳动角度值，为了计算出跳动偏置值和跳动角度值，本实施例可以根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述旋转中心与所述几何中心之间的距离、所述刀具的切入角/切出角的变化量；根据所述旋转中心与所述几何中心之间的距离，得到所述跳动偏置值；根据所述刀具的切入角/切出角的变化量，得到所述跳动角度值。
具体地，本实施例的目标主要是计算刀具在铣削过程中旋转中心与几何中心之间的距离，即跳动偏置值，以及刀具在铣削过程中切入角的角度的偏差/切出角的角度的偏差，即跳动角度值，以跳动偏置值和跳动角度值来描述刀具的径向跳动。如图2所示，r0即为跳动偏置值，其代表了刀具的旋转中O′与几何中心O之间的距离。λ即为跳动角度值，其代表了入角/切出角的偏移角度。当刀齿因加工误差或变形等因数导致轴线方向上出现高度差时，出现轴向跳动，如图3所示。此外，由于刀具的尺寸大小也会影响刀具的径向跳动的程度，通常来说刀具的尺寸越小，其径向跳动参数的数值越大，因此本实施例还需要获取刀具的半径值，用半径值来描述刀具的尺寸大小，并结合该半径值、第二齿的实际铣削半径以及每齿进给量误差值，共同解算出跳动偏置值和跳动角度值。
在一种实现方式中，为了解算出跳动偏置值和跳动角度值，本实施例提供如下计算公式：
基于几何关系，第k个刀齿的实际铣削半径R(k)的计算公式如下：
Figure BDA0003160164460000121
其中，K为刀具的齿数，R为刀具半径，r0为跳动偏置，λ为跳动角度，k为刀齿的编号。由于第二齿的铣削半径大于第一齿的铣削半径，因此本实施例主要是需要获取第二齿的实际铣削半径，即R(k)为第二齿的实际铣削半径。
铣削过程中，刀具旋转运动的同时，沿着进给方向直线进给，则刀具的刀尖轨迹线坐标线的计算公式如下：
Figure BDA0003160164460000122
借助于Matlab平台，当设置好仿真条件，跳动存在时的两齿刀具微细铣削轨迹示意图如图4、5所示。从图4、5中可以看出，刀具大齿(即第二齿)和小齿(即第一齿)交替铣削工件，从而形成加工工件的表面纹理。所加工沟槽的中心位置，为最大铣削厚度，分别为h2和h1。
沟槽底部的中心位置的每个齿的进给量h的计算方法可以参照Bao的模型，具体公式如下：
Figure BDA0003160164460000131
则同一周期中，第二齿的进给量h2与第一齿h1的进给量之间的差值的计算公式如下：
Figure BDA0003160164460000132
基于Matlab仿真平台，基于运动学的表面形貌模型如图6所示：
其中，图6(a)中阴影部分为第二齿铣削中所切除的材料。图6(b)为多次铣削后，忽略跳动时所形成的表面形貌，从图中可以看出，表面出现周期性的刀痕，其实一个旋转周期内的每齿进给量h1＝h2。当出现径向跳动时的表面形貌如图6(c)所示，两个刀齿的实际铣削半径变化导致出现每齿进给量一大一小的情况交替出现，即h2>h1。当径向跳动和轴向跳动同时出现时的铣削表面形貌如图6(d)所示，从图中可以看出一个旋转周期内，出现了大-小进给量交替出现，同时，出现了高-低交替铣削工件材料。但通过表面测量得的径向跳动h2-h1的数值保持不变。当刀具出现磨损时，如刀具的刀尖圆弧半径由原来的rc＝5μm增大至15μm，从表面形貌上看，径向跳动h2-h1的数值仍然保持不变，如图6(e)所示。
通过观察上述公式(1)～(4)可知，如果已知第二齿的实际铣削半径fa和每齿进给量误差值R(k)，联立方程(1)和(4)即可计算出跳动偏置值r0和跳动角度λ。
为了说明本发明的技术效果，发明人在微细铣削实验在德国DMU40monoBlock CNC数控加工中心上进行以下实验。首先，通过直径6mm的立铣刀进行粗铣，以使工件顶部平面度低于1μm。所有微细铣削实验为全齿干式铣削。微细铣削刀具均采用日本NT公司提供的TiAlN和CrN两齿硬质合金立铣刀，刀具名义直径为1mm，前角和螺旋角分别为12°和30°，刀尖圆弧半径和铣削刃刃口半径分别约为1.35μm和2.56μm。
(1)选择一个合适的金属材料。
为了得到准确的计算结果，本发明方法要求微细铣削后表面纹理清理，不会因积屑瘤等因素产生对表面形貌的破坏。选取Zr基非晶合金和铝合金6061两种材料。铣削参数为刀具转速10000rev/min，每齿进给量3μm/z，轴向铣削深度30μm，全齿铣削。
铣削后对比两种材料的微细铣削表面，由于Zr基非晶合金表面纹理清晰，适合于本发明方法来判定径向跳动参数；铝合金6061表面出现了明显的凹坑及材料涂抹表面现象，可能是刀尖处积屑瘤周期性产生和脱落导致，表面纹理杂乱，不适合于采用本发明方法来判定径向跳动参数。因此，发明人选择Zr基非晶合金为工件材料，验证其有效性。
(2)测量沟槽宽度，得到R(k)。
铣削后的宏观沟槽如图7所示。沟槽底面可以看到清晰的刀痕，沟槽两边出现少量的毛刺。选取三个沟槽截形位置，即图中的l1～l3，其对应的截面形貌分别如图8(b-d)所示。选取沟槽底面和侧壁临界点为沟槽宽度测量的起始点和终结点，获得三个不同的沟槽宽度值。最后取平均值，获得沟槽宽度值，并将得到的沟槽宽度值除以二，得到第二齿的实际铣削半径，即R(k)的值。
(3)获取fa的值。
通过白光干涉仪(XY轴的测量精度为128nm)获得沟槽底面中心处沿进给方向的截面形貌。典型的截面形貌如图9、10所示。图9为表面形貌主要受径向跳动影响时的情况，沿着进给方向出现大/小进给量交替铣削工件材料情况；图10为表面形貌受径向和轴向跳动同时影响时的情况，存在大/小进给量交替铣削工件材料的同时，也存在刀具深/浅交替铣削工件留下的形貌特征。为了减小误差，取10个旋转周期内的h2-h1值取平均得到fa值。
(4)计算径向跳动参数，得到跳动偏置值r0和跳动角度λ。
本次试验中，预先设定的每齿进给量为6μm/z。在显微镜下测得加工前的刀具半径为499.5μm。沟槽宽度测量为501.5μm，截面形貌上获得的fa值为8μm。联立公式(1)和(4)，解得的径向跳动参数为r0＝2.01，λ＝4.58°。
基于上述实施例，本发明还提供了一种刀具径向跳动识别装置，如图11所示，该装置包括：
图像获取模块01，用于获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括第一齿和第二齿，所述第一齿的铣削半径小于所述第二齿的铣削半径；
图像分析模块02，用于根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；
参数解算模块03，用于获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。
基于上述实施例，本发明还提供了一种终端，其原理框图可以如图12所示。该终端包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏。其中，该终端的处理器用于提供计算和控制能力。该终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现刀具径向跳动识别方法。该终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端的限定，具体的终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一种实现方式中，所述终端的存储器中存储有一个或者一个以上的程序，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行刀具径向跳动识别方法的指令。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
综上所述，本发明公开了一种刀具径向跳动识别方法、装置、终端及存储介质，所述方法通过获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括若干齿；根据所述图像数据，确定所述若干齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差。由于本实施例只需要获取铣削后的加工工件的沟槽底部对应的图像数据，就可以确定铣削时采用的刀具的径向跳动参数，无需在铣削过程中采集任何数据，因此可以有效解决现有技术中需要在铣削过程中采集各种测量数据，才能确定铣削刀具的径向跳动参数的问题。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种刀具径向跳动识别方法，其特征在于，所述方法包括：
获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括第一齿和第二齿，所述第一齿的铣削半径小于所述第二齿的铣削半径；
根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；
获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差；
所述径向跳动参数包括跳动偏置值和跳动角度值；所述根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数，包括：
根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述旋转中心与所述几何中心之间的距离、所述刀具的切入角/切出角的变化量；
根据所述旋转中心与所述几何中心之间的距离，得到所述跳动偏置值；
根据所述刀具的切入角/切出角的变化量，得到所述跳动角度值；
所述旋转中心与所述几何中心之间的距离、所述刀具的切入角/切出角的变化量计算公式为：
Figure FDA0003978362600000021
Figure FDA0003978362600000022
其中，K为刀具的齿数，R为刀具半径，r0为跳动偏置，λ为跳动角度，k为刀齿的编号,fa为每齿进给量误差值。
2.根据权利要求1所述的刀具径向跳动识别方法，其特征在于，所述图像数据包括显微图像数据和三维形貌数据；所述获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据，包括：
获取所述沟槽底部对应的显微图像数据；
通过白光干涉仪沿预设方向对所述沟槽底部进行扫描，得到所述三维形貌数据；其中，所述预设方向为所述刀具进行铣削时采用的进给方向。
3.根据权利要求2所述的刀具径向跳动识别方法，其特征在于，所述根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值，包括：
根据所述显微图像数据，确定所述实际铣削半径；
根据所述三维形貌数据，确定所述每齿进给量误差值。
4.根据权利要求3所述的刀具径向跳动识别方法，其特征在于，所述根据所述显微图像数据，确定所述实际铣削半径，包括：
根据所述显微图像数据，确定所述沟槽底部的宽度值；
将所述宽度值的一半作为所述实际铣削半径。
5.根据权利要求3所述的刀具径向跳动识别方法，其特征在于，所述根据所述三维形貌数据，确定所述每齿进给量误差值，包括：
根据所述三维形貌数据，确定若干旋转周期中每一旋转周期对应的形貌特征数据；其中，所述第一齿和所述第二齿交替铣削一次为一个旋转周期；
根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的所述第一齿和所述第二齿之间的进给量误差值；
获取所述进给量误差值的平均值，得到所述每齿进给量误差值。
6.根据权利要求5所述的刀具径向跳动识别方法，其特征在于，所述根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的所述第一齿和所述第二齿之间的进给量误差值，包括：
根据所述形貌特征数据，确定每一所述旋转周期对应的第一铣削长度和第二铣削长度；其中，所述第一铣削长度与所述第一齿对应，所述第二铣削长度与所述第二齿对应；
将所述第二铣削长度与所述第一铣削长度一一对应相减，得到每一所述旋转周期对应的所述进给量误差值。
7.一种刀具径向跳动识别装置，其特征在于，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取加工工件的沟槽底部对应的图像数据；其中，所述加工工件为采用刀具进行铣削形成的工件，所述刀具包括第一齿和第二齿，所述第一齿的铣削半径小于所述第二齿的铣削半径；
图像分析模块，用于根据所述图像数据，确定所述第二齿对应的实际铣削半径和每齿进给量误差值；
参数解算模块，用于获取所述刀具的半径值，根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数；其中，所述径向跳动参数用于反映所述刀具进行铣削时旋转中心与几何中心之间的偏差；
所述径向跳动参数包括跳动偏置值和跳动角度值；所述根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述刀具对应的径向跳动参数，包括：
根据所述实际铣削半径、所述每齿进给量误差值以及所述半径值，确定所述旋转中心与所述几何中心之间的距离、所述刀具的切入角/切出角的变化量；
根据所述旋转中心与所述几何中心之间的距离，得到所述跳动偏置值；
根据所述刀具的切入角/切出角的变化量，得到所述跳动角度值；
所述旋转中心与所述几何中心之间的距离、所述刀具的切入角/切出角的变化量计算公式为：
Figure FDA0003978362600000041
Figure FDA0003978362600000042
其中，K为刀具的齿数，R为刀具半径，r0为跳动偏置，λ为跳动角度，k为刀齿的编号,fa为每齿进给量误差值。
8.一种终端，其特征在于，所述终端包括有存储器和一个以上处理器；所述存储器存储有一个以上的程序；所述程序包含用于执行如权利要求1-6中任一所述的刀具径向跳动识别方法的指令；所述处理器用于执行所述程序。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有多条指令，其特征在于，由处理器加载并执行所述指令，以实现上述权利要求1-6任一所述的刀具径向跳动识别方法的步骤。
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