[发明专利]一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法

说明书

技术领域

本发明属于刀具几何特征测量技术领域，涉及一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法。

背景技术

切削加工中，刀具磨损在所难免，刀具磨损将严重影响切削加工质量，因此必须对刀具磨损进行定量评价。目前，金属加工中广泛采用后刀面磨损带宽度VB评价刀具的磨损程度。然而刀具磨损的形式众多，尤其针对一些硬脆金属材料及复合材料切削加工，其过程中刀具切削刃刃圆钝化会对后续加工尺寸等产生极大影响，因而切削刃钝圆半径是这类加工过程中刀具磨损的主要评价指标。特别是在碳纤维增强复合材料加工中，在切削刃钝圆半径较小情况下，纤维增强相更易被切断，但刀具切削刃钝圆半径随制孔数量呈现显著上升趋势，刀具切削刃钝圆半径增大后刀具不再锋利，针对纤维增强相切断能力大幅下降，导致轴向力增大，极易诱发分层、毛刺等加工损伤。现有测量刀具切削刃钝圆半径的方法主要是采用接触式或非接触式显微测量方法，获得刀具切削刃磨损后的形貌轮廓，并拟合出钝化后的刀具切削刃钝圆，得到刀具切削刃钝圆半径。如CN201410130213专利，南京航空航天大学李亮、何宁等人发明了“微铣刀刃口钝圆测量装置及方法”，利用表面粗糙度仪探针沿微铣刀径向滑动测量刀具切削刃磨损后的轮廓，在切削刃V型微凸起图形部分绘制内切圆得到半径，并进行多次测量求其平均值，作为微铣刀切削刃钝圆半径的大小。南京航空航天大学宋树权、盐城工学院机械学院赵世田等人在“基于激光扫描共焦显微技术的刀具刃口精密测量”[J].华南理工大学学报，自然科学版,2014,42(7):86-90.中提出了一种基于激光共聚焦技术的刀具切削刃钝圆半径测量方法，利用激光扫描共聚焦显微镜获取切削刃部分形貌数据，拟合切削刃钝圆，完成切削刃钝圆半径表征。上述刀具切削刃钝圆半径测量方法均未明确如何选取参与拟合切削刃钝圆的数据范围，即进行钝圆拟合时，如何确定数据点选取范围，仅利用测量所获得的刀具切削刃轮廓数据直接拟合切削刃钝圆，而实践证明，用于拟合切削刃钝圆的数据范围的不确定性极易造成计算切削刃钝圆半径时产生较大偏差，即选取切削刃轮廓上不同数据点拟合切削刃钝圆，计算后得到的钝圆半径数值存在较大差别，而且即使采用多次测量后取平均值，也难以消除参与切削刃钝圆拟合的数据范围不确定带来的偏差。

发明内容

本发明为了解决现有切削刃钝圆半径计算方法无法合理选取参与拟合切削刃钝圆的数据范围的问题，发明了一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法。本方法在显微测量方法获取磨损后刀具切削刃形貌轮廓数据的基础上，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，从而在切削刃轮廓上选取用于拟合刀具切削刃钝圆的数据范围，消除参与刀具切削刃钝圆拟合数据点范围不确定带来的误差，提高了刀具切削刃钝圆磨损测量的效率。应用本方法拟合计算刀具切削刃钝圆半径更加准确，易于实现程序化。

本发明采用的技术方案是一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法，其特征是，本方法在显微测量获取磨损后刀具切削刃形貌轮廓数据的基础上，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，计算切削刃刃圆钝化半径和左、右距离差，直到左距离差和右距离差均达到迭代终止条件，选取用于拟合切削刃钝圆的数据，即用于切削刃钝圆半径计算的数据范围；该数据选取方法的步骤如下：

1)首先采用超景深显微镜利用三维影像合成功能观测得到刀具切削刃形貌，并利用超景深显微镜软件截取刀具切削刃轮廓，提取刀具切削刃轮廓数据点曲线C；在刀具切削刃轮廓数据点曲线C中，设纵坐标最高点A的坐标为(x_A,y_A)，刀具切削刃轮廓数据点曲线C上的左侧坐标点B和右侧坐标点W与纵坐标最高点A的纵坐标差值H为加工参数下的未变形切屑厚度；

2)初始条件下拟合刀具切削刃前、后刀面所在直线

令：分别为拟合前、后刀面所在直线数据点集合，其中，i＝1,2,...,k，k为迭代次数，a为拟合前刀面所在直线数据点集合中数据点个数，b为拟合后刀面所在直线数据点集合中数据点个数。

设m_i为前刀面所在直线，n_i为后刀面所在直线。前刀面所在直线m_i的方程为公式(1)，后刀面所在直线n_i的方程为公式(2):

其中，i＝1,2,...,k，c＝1,2,...,a。

其中，i＝1,2,...,k，d＝1,2,...,b。