[发明专利]一种修磨后刀具的性能测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别涉及一种修磨后刀具的性能测试装置及方法。

背景技术

为在航空、航天领域的国际竞争中占据优势，航空发动机中广泛采用了具有高强度、高耐腐蚀的钛合金、高温合金等材料，而且新型航空发动机中钛合金、高温合金的使用量越来越大。钛合金、高温合金具有优异的使用性能，同时也具有极高的加工难度。特别是，随着新型飞行器对零部件加工精度、加工效率、表面质量要求的日益提高，对先进制造技术提出了新的挑战。钛合金、高温合金等新型航空材料均是典型的难加工材料，从而对刀具提出了更高的要求。

航空航天高端零部件制造时所使用的新型刀具，具有结构复杂、刀具角度多、精度要求高等特点。新型航空、航天构件加工过程中，对具有长寿命、高稳定性切削的高端刀具需求量极大。

为满足刀具的使用性能，高端加工刀具所使用的材料、制造过程、加工精度等均显著高于普通刀具，从而导致高端加工刀具的价格也远高于普通刀具。为了降低刀具成本，国内许多研究机构及加工企业均采用对刀具进行修磨的方法，即对已经产生严重磨损或破损的刀具进行再次加工，从而使刀具产生新的切削刃，使其可以再次使用。刀具进行修磨后的几何尺寸发生了变化，但不影响刀具在相近加工需求时的使用。

通过刀具修磨的方法，可以使刀具可以再次使用，并且可以进行多次修磨，因此大大降低了购买新刀具的成本，发明人发现，在修磨后刀具的使用过程中，刀具的性能即强度、表面微结构、硬度和表面韧性等与未修磨前的初始刀具存在较大的差异，其中，刀具商通常会给出初始刀具的适用范围，但是对于修磨后的刀具使用性能是未知的，修磨后刀具的使用性能会受到修磨工艺的影响，不同刀具修磨企业所采用的修磨工艺不同，即修磨过程中采用的机床、砂轮、磨削参数、磨削去除量、冷却液等诸多参数均有所差异，因此修磨后刀具的使用性能也存在显著不同，其使用性能与初始刀具使用性能差异越大，则修磨后刀具的使用性能越差，其使用过程中适用的切削参数也会与初始刀具的切削参数有较大差异。

目前仅仅通过人工经验来判断修磨后刀具使用性能的变化，其判断准确率较低，在使用修磨后刀具的过程中，经常会出现刀具断裂、工件损坏、机床受损的现象，导致不可估量的经济损伤，因此，如何对修磨后刀具的使用性能进行快速、准确的测试是亟需解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种修磨后刀具的性能测试装置，所述装置包括立柱、升降台、升降电机、载物块、工作台、压头、连杆、测力传感器、载荷调整旋钮、磁力表座和千分表；

工作台安装在立柱上，升降台安装在工作台上且升降台与升降电机连接，升降电机安装在立柱内，载物块位于升降台上，测力传感器位于升降台内，千分表通过连杆与磁力表座相连，磁力表座安装在立柱上，压头和载荷调整旋钮均安装在立柱上，载荷调整旋钮能够调整压头对刀具的压力，所述压头为四棱锥形压头。

所述载物块为V形块或者平面块。

采用所述修磨后刀具的性能测试装置对修磨后刀具进行性能测试的方法，所述修磨后刀具为回转类刀具，所述方法包括：

步骤1、选取初始刀具，初始刀具为未修磨刀具，且初始刀具的型号与修磨后刀具的型号相同，分别将修磨后刀具和初始刀具做为被测刀具进行步骤2至步骤5的操作；

步骤2、将被测刀具固定安装在所述载物块上，且对被测刀具的安装位置进行调整，使所述压头的中心线与被测刀具的回转轴线垂直相交，且使压头的两个棱边与所述回转轴线在同一平面，另外两个棱边所在的平面与所述回转轴线垂直，所述载物块为V形块；

步骤3、通过所述载荷调整旋钮调整至设定压力，通过所述升降电机带动所述升降台向上运动，当被测刀具与所述压头接触时，调整所述千分表，使千分表的测量头与载物块的上表面接触并将千分表调零；

步骤4、继续向上移动升降台，所述压头压入被测刀具，在被测刀具表面形成压痕区域，当所述被测刀具为修磨后刀具时，压痕区域位于修磨后刀具的修磨区域内，所述测力传感器实时检测所述被测刀具受到的压力，当所述测力传感器测得的压力与所述设定压力相同时，停止向上移动升降台；

步骤5、记录所述千分表的读数，所述千分表的读数即为所述压头对被测刀具的压入深度，通过所述升降电机带动所述载物块向下运动，将被测刀具从载物块上卸下；

步骤6、所述压头对所述初始刀具的压入深度记为H1，所述压头对所述修磨后刀具的压入深度记为H2，计算修磨后刀具性能的变化比率V，V＝H2/H1，V的值越接近1，则表示修磨后刀具的性能变化越小。