一种非接触式刀片磨损的在线检测方法与流程

本发明涉及机械加工设备领域，具体说是一种非接触式刀片磨损的在线检测方法。

背景技术：

V槽加工过程中刀片尖角部分切削刃的磨损速度相比其两侧切削刃快很多，随着加工时间的增加，刀片尖角部分切削刃因为应力集中，它的磨损会率先进入急剧磨损阶段，由于被加工零件的V槽尖角部位尺寸很小（R0.25±0.025），用肉眼或普通检测工具（如千分尺、角度量规等）无法测量，而此时加工V槽两侧的刀片切削刃还停留在正常磨损阶段。在实际生产中，总是根据切削过程发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝，比如观察已加工表面的颜色和形状变化，以及是否出现振动和不正常的声音等。这样仅凭借直观经验对目标值进行判别的结果会导致经常漏检工件尖角部分工件表面粗糙度、尺寸公差以及受损等情况，造成“假合格品”出现，从而消耗大量人力及物力、工时对工件的局部误差进行修补和复检甚至报废该工件，对性能检测造成准确率低、效果差、进度慢等影响。

技术实现要素：

为了克服现有的V槽加工时刀片尖角部分切削刃磨损无法精确检测而导致工件加工精度低的不足，本发明提供一种非接触式刀片磨损的在线检测方法，该非接触式刀片磨损的在线检测方法通过精确检测工件V槽尖角部位的精度，从而判断刀片尖角部分切削刃的磨损程度，能够及时采用刀片修磨或更换工作。

本发明的技术方案是：一种非接触式刀片磨损的在线检测方法，包括计算机、工业相机组件，所述计算机通过端口分别与机床数控系统与工业相机组件相连，所述工业相机组件固定在机械手的臂关节上，且工业相机组件镜头对准工件的V槽尖角部位；

所述工业相机组件上的镜头对准工件的V槽尖角部位，对工件加工表面轮廓进行图像采集，机械手的臂关节带动工业相机组件根据采集图像的清晰度自动对焦，工业相机组件将采集到的图像传递给计算机；计算机把采集到的图像放大后得到轮廓最大高度值Ry，并且计算机程序中预先设定轮廓算术平均偏差Ra值，通过计算机预先设定的程序将Ry与Ra进行比较，条件是“Ry＜1um and Ry＞Ra”，当Ry不符合上述条件时，刀片超出磨损值，计算机对机床数控系统发出指令，机床停止运行。

当轮廓最大高度值Ry大于1 um时，计算机对机床数控系统发出警告指令，刀片不耐用；当Ry大于1.6 um时，计算机对机床数控系统发出停止运行指令，此时必须修磨或更换刀片。

所述工业相机组件设有高像素镜片的工业镜头、亮度可调节的工业环形光源。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，采用工业相机及计算机对工件表面时时监测，当工件表面粗糙度超差时，计算机报警提示。避免工件局部表面粗糙度超差、尺寸公差不达标、受损漏检的问题，并且人力及物力消耗少、提高加工效率。该装置布局简单、耗材量和占地量少，使得成本低廉，操作及使用方便且实用性强，抗环境噪声和扰动等随机干扰的能力强，识别刀具破损的精度和可靠性高，采用该方法可以省去复检、修复等步骤，是非常具有前途的刀具破损监控方法。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为工件的V槽尖角部位的放大图；

图3为刀片磨损判别函数图；

图4为本发明的流程图。

图中1-计算机，2-机床数控系统，3-工业相机组件，4-机械手，5-工件，A-极限轮廓，B-实际轮廓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1所示，一种非接触式刀片磨损的在线检测方法，包括计算机1、工业相机组件3，所述计算机1一端编程接口与数控机床系统2连接，另一端通过网口与与具有高分辨率的工业相机组件3相连，所述工业相机组件3固定在机械手4的臂关节上，机械手4固定在机床上，其臂关节可以旋转，使得工业相机组件3的镜头始终对准工件5的V槽尖角部位；所述工业相机组件3设有高像素镜片的工业镜头、亮度可调节的工业环形光源。

在机床加工时，工业相机组件3上的镜头对准工件5的V槽尖角部位，对工件加工表面轮廓进行图像采集，机械手4的臂关节带动工业相机组件3根据采集图像的清晰度自动对焦而达到最好的采集效果。工业相机组件3将采集到的图像传递给计算机1，计算机1把采集到的图像信息放大处理，使工件5的V槽尖角部位的微观轮廓处在高分辨率下显示，得到轮廓最大高度值Ry。同时计算机程序中预先设定轮廓算术平均偏差Ra值，其中要求“Ra≤1.6μm”，Ra作为评定刀片磨损的极限值，需要固化到计算机的识别决策模型里面（图4中的菱形框），计算机1依据逻辑判别函数（如图3），构造识别决策模型，编制识别判断程序，并把它固化在实时监控装置中，形成完整的检测监视系统。

如图4所示，在加工过程中，工业相机组件3时时将Ry传递给计算机，通过计算机预先设定的程序将Ry与Ra进行比较，判断条件是“Ry＜1um and Ry＞Ra”，当刀片使用初期，经过计算机程序比较，Ry符合上述条件，说明刀片未磨损或轻微磨损，此时机床正常工作。当刀片使用一段时间后，Ry不符合上述条件时，即轮廓最大高度值Ry大于1 um时，说明刀片急剧磨损，计算机1对机床数控系统2发出警告指令，刀片不耐用；当Ry大于1.6 um时，说明刀片严重磨损，计算机1对机床数控系统2发出停止运行指令，此时必须修磨或更换刀片。