一种球头铣刀后刀面磨损测量装置及测量方法与流程

本发明涉及球头铣刀后刀面磨损测量装置及测量方法，具体涉及一种采用球头铣刀铣削加工过程中的铣刀后刀面磨损测量方法，属于机械切削加工技术领域。

背景技术：

随着机械制造技术的不断发展，金属切削加工中，由于工件的复杂程度逐渐增大。对于加工中的模具存在大量的沟槽、圆角、凸凹等复杂结构，同时加工过程中也会出现大局的磨损与破损，严重的刀具磨损也会引起切削颤振，进而影响铣削精度和刀具寿命。目前对于刀具磨损检测技术的研究主要集中在车削领域，而在铣削领域的研究并不多，由于球头铣刀特殊的双螺旋结构，其后刀面结构更为复杂，使其测量精度无法保证，有待进一步研究。

本发明通过刀具磨损轮廓形状复制法，球头铣刀后刀面的磨损量和刀具径向半径变化量之间存在映射的关系，因此，可以通过测量刀具径向半径的变化间接得到刀具的后刀面磨损量。

技术实现要素：
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本发明目的是提供一种球头铣刀后刀面磨损测量装置及测量方法。

上述的目的通过以下技术方案实现

一种球头铣刀后刀面磨损测量装置，其组成包括：硬件和软件部分，硬件包括：加工装置、复映装置和平板电脑三大部分，所述的平板电脑中装有专用的三坐标测量软件及刀具磨损测量软件和windows系统，所述的加工装置包括机架，所述的机架连接主轴，所述的主轴连接球头铣刀，所述的复映装置包括三坐标测量仪和复映板，所述的三坐标测量仪连接平板电脑。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置，所述的球头铣刀与封闭的铣床主轴相连接，并且其下方放置有工件，所述的工件连接夹具，所述的夹具固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置，所述的三坐标测量仪下方放置有复映板，所述的复映板连接夹具，所述的夹具固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置，所述的平板电脑包括其中的三坐标测量软件、刀具磨损测量软件和windows系统、图像采集处理软件、固态硬盘及输出屏幕，所述的平板电脑包括实现图像采集处理分析、铣刀后刀面磨损量的计算读取。

一种权利1-4之一所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置的测量方法，该包括如下步骤：

1）将工件和复映板装夹在机床工作台，加工之前先用刀具在复映板上铣削一个半圆孔，作为刀具初始未磨损状态的参照孔；

2）设定铣削试验加工参数，在球头铣刀铣削加工过程中，每加工一段时间需要在复映板上铣削一个孔；

3）用三坐标测量仪对复映孔进行测量，为了得到球头铣刀切削刃不同位置处的刀具磨损量，对同一组加工参数铣削出来的孔，选定几个测量高度，在选定的测量高度处分别测量孔的若干个点的坐标值；

4）刀具磨损测量软件中采用最小二乘法对步骤3）数据点进行圆的拟合操作，得到复映孔不同高度处的半径值，即磨损的球头铣刀对应位置的径向半径值。通过与未磨损时的球头半径比较，可得到球头铣刀的径向变化量，再根据后刀面磨损量和径向变化量的关系，获得刀具后刀面的磨损量。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置的测量方法，所述的步骤2）中，所述的孔的深度保持一致，以便于之后测量时对比同一高度处的刀具径向半径变化。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置的测量方法，所述的步骤4）中，所述的后刀面磨损量和径向变化量的关系为：

其中，vb为球头铣刀后刀面磨损量，γ是刀具前角，β是刀具后角，是刀具径向变化量。

本发明的有益效果

1.可以实现加工和测量的一体化设计，缩短了测量的时间，灵敏度高，不用装卸刀具，提高了加工效率。

2.本发明采用轮廓形状复制测量球头铣刀后刀面刀具磨损的方法，可以真实的反映球头铣刀后刀面的结构信息，进而在复映板的孔上得到球头铣刀刀具磨损后的径向半径信息，方法简单可行，真实性高，精度高。

3.本发明装置集合了加工装置、复映装置和平板电脑，是智能的利用测量软件和计算软件相结合的原理得到球头铣刀后刀面磨损量，使测量和计算效率更高、更智能化。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

附图2复映板上铣削的复映孔示意图。

附图3是不同高度处选点测量示意图。

附图4刀具半径变化量与后刀面磨损量关系示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种球头铣刀后刀面磨损测量装置，其组成包括：硬件和软件部分，硬件包括：加工装置1、复映装置2和平板电脑3三大部分，所述的平板电脑中装有专用的三坐标测量软件及刀具磨损测量软件和windows系统，所述的加工装置包括机架4，所述的机架连接主轴5，所述的主轴连接球头铣刀6，所述的复映装置包括三坐标测量仪7和复映板8，所述的三坐标测量仪连接平板电脑。

实施例2：

根据实施例1所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置，所述的球头铣刀与封闭的铣床主轴相连接，并且其下方放置有工件15，所述的工件连接夹具16，所述的夹具固定在连接板17上，所述的连接板安装在固定块18上，所述的固定块安装在底座19上。

实施例3：

根据实施例1或2所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置，所述的三坐标测量仪下方放置有复映板，所述的复映板连接夹具，所述的夹具固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上。

实施例4：

根据实施例1所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置，所述的平板电脑包括其中的三坐标测量软件10、刀具磨损测量软件9和windows系统11、图像采集处理软件12、固态硬盘13及输出屏幕14，所述的平板电脑包括实现图像采集处理分析、铣刀后刀面磨损量的计算读取。

实施例5：

一种权利1-4之一所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置的测量方法，该包括如下步骤：

1）将工件和复映板装夹在机床工作台，加工之前先用刀具在复映板上铣削一个半圆孔，作为刀具初始未磨损状态的参照孔，如图2所示；

2）设定铣削试验加工参数，在球头铣刀铣削加工过程中，每加工一段时间需要在复映板上铣削一个孔；

3）用三坐标测量仪对复映孔进行测量，为了得到球头铣刀切削刃不同位置处的刀具磨损量，对同一组加工参数铣削出来的孔，选定几个测量高度，在选定的测量高度处分别测量孔的若干个点的坐标值，如图3所示；

4）刀具磨损测量软件中采用最小二乘法对步骤3）数据点进行圆的拟合操作，得到复映孔不同高度处的半径值，即磨损的球头铣刀对应位置的径向半径值。通过与未磨损时的球头半径比较，可得到球头铣刀的径向变化量，再根据后刀面磨损量和径向变化量的关系，获得刀具后刀面的磨损量。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置的测量方法，所述的步骤2）中，所述的孔的深度保持一致，以便于之后测量时对比同一高度处的刀具径向半径变化。

所述的球头铣刀后刀面磨损测量装置的测量方法，所述的步骤4）中，所述的后刀面磨损量和径向变化量的关系为：

其中，vb为球头铣刀后刀面磨损量，γ是刀具前角，β是刀具后角，是刀具径向变化量，如图4所示。