[实用新型]一种用于重型切削刀具破损形貌检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于重型切削刀具破损形貌检测装置，属于切削加工用刀具损伤检测技术领域。

背景技术

水室封头的材料为高强度低合金508III钢，该材料塑性高、高温力学性能好，其主要加工方式是重型切削，加工中切削速度一般为200~250m/min，背吃刀量可达30~50mm，进给速度为1~1.2m/min以上，切削温度可以达到1000℃以上，切削力可达10KN以上。刀具在切削过程中，由于毛坯件的锻造缺陷(夹砂、表面硬质氧化皮、锻造折断、锻造铲沟等)，造成切削的深度随机变化，其切削过程可看为断续切削过程，同时材料去除量大(可达70%以上)，制造周期长，刀具长期受到变频率的机械载荷和热冲击，易发生磨损和破损问题。刀具在加工中的破损问题严重影响着切削加工效率、产品质量和成本以及刀具寿命等。因此重型切削水室封头材料刀具的破损检测研究具有重要的意义。

发明内容

本实用新型提供一种用于重型切削刀具破损形貌检测装置，基于激光衍射缝宽原理，并将二维朗奇光栅运用于刀具破损形貌的检测。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

本实用新型为一种用于重型切削刀具破损形貌检测装置，它包含He-Ne激光、二维朗奇光栅、线阵CCD、图像采集卡、数字图像处理系统、VGA串口、显示器。在该装置中，照射光源采用波长为λ的2mH的He-Ne激光，穿过宽为H(L>H>λ)、长为L的单缝(由参考物标准刀具和待测刀具组成)照射到距离狭缝为R的屏幕上，并形成衍射条纹。该衍射条纹穿过二维朗奇光栅照射到线阵CCD上，得到了被调制的光栅图像。在该衍射条纹中，包含了被测表面的信息，利用了二维朗奇光栅同时获取两正交方向上具有的性能参数，因此二维朗奇光栅的栅格单元采用正方形形状，光栅的待定参数是正方形栅格的边长a，该参数的确定取决于被测表面的特点、测量的分辨率等因素。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

本实用新型的装置采用二维朗奇光栅，能够同时获取两正交方向上的性能参数，并通过栅格单元来确定被测表面的特点，重构表面形貌。

本实用新型的装置设计采用了线阵CCD，其结构简单、成本较低，并且实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量。

本实用新型采用激光衍射测定缝宽原理，分辨率可在亚微米以下，装置精度满足实际要求。

本实用新型在进行设计时避免采用减光装置，消除减光器带来的负面影响，省去多种中间环节，减小误差。

本实用新型相较于显微镜等检测方式，因重型切削刀具参数及尺寸较大，破损形貌较明显，该检测方式能更加方便、直观。

综上，为了检测在重型切削加工中，刀具因受到变频率的机械载荷和热载荷造成的磨损和破损问题，设计了用于重型切削刀具破损形貌检测装置。该装置采用激光衍射缝宽原理，并采用二维朗奇光栅、线阵CCD、数字图像处理系统等，能快速的测定刀具在切削加工中的破损问题，做到及时换刀，提高刀具的生产效率。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1是本实用新型的系统组成框图；

图2是本实用新型的激光衍射缝宽测定原理图；

图3是本实用新型的二维朗奇光栅栅格结构；

图1中主要包括：He-Ne激光、二维朗奇光栅、线阵CCD、图像采集卡、数字图像处理系统、VGA串口、显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的保护范围中。

具体实施方式一：本实用新型为一种用于重型切削刀具破损形貌检测装置，它包含He-Ne激光、二维朗奇光栅、线阵CCD、图像采集卡、数字图像处理系统、VGA串口、显示器。在该装置中，照射光源采用波长为λ的2mH的He-Ne激光，穿过宽为H(L>H>λ)、长为L的单缝(由参考物标准刀具和待测刀具组成)照射到距离狭缝为R的屏幕上，并形成衍射条纹。该衍射条纹穿过二维朗奇光栅照射到线阵CCD上，得到了被调制的光栅图像。在该衍射条纹中，包含了被测表面的信息，利用了二维朗奇光栅同时获取两正交方向上具有的性能参数，因此二维朗奇光栅的栅格单元采用正方形形状，光栅的待定参数是正方形栅格的边长a，该参数的确定取决于被测表面的特点、测量的分辨率等因素。