[发明专利]一种高精度刀具磨损2D在线检测方法

权利要求书

1.一种高精度刀具磨损2D在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，预处理软质金属(4)表面

取两块软质金属(4)，利用机械抛光方法将其上下两个表面打磨抛光，使其达到百纳米以下的表面粗糙度和十微米以下的平面度；将打磨好的软质金属(4)用去离子水清洗干净，经过干燥处理后备用；

所述软质金属(4)硬度小于1/3刀具(1)硬度，且要求软质金属(4)的弹性变形越小越好，软质金属(4)经表面处理后要达到百纳米以下的表面粗糙度和十微米以下的平面度；

第二步，预判刀具(1)切削刃钝圆半径

用刀具(1)对软质金属(4)加工10mm左右的微沟槽，由于软质金属(4)已加工表面轮廓峰谷最大高度与最小切削厚度具有对应关系，而最小切削厚度取决于刀具(1)切削刃钝圆半径，因此通过工件已加工表面形貌预判刀具(1)切削刃钝圆半径，预判过程中刀具(1)的磨损忽略不计；

第三步，确定测量路径(3)

根据刀具(1)特性，选取刃磨区域与非刃磨区域的交点做为测量定位点(2)；以该测量定位点(2)为基准，根据位置关系确定测量路径(3)，根据测量定位点(2)的定位功能，保证刀具(1)磨损前后测量路径(3)一致，并且保证对刀具(1)的测量路径(3)和对凹痕的测量路径(3)处于同一位置；

第四步，刀具(1)压入软质金属(4)

将未产生磨损的新刀具(1)进行清洗，去除刀具(1)刀面上存在的污染物；清洗完毕后使用该刀具(1)进行实验；令刀具(1)刀尖接触软质金属(4)后压入第二步经表面处理后的软质金属(4)中，在软质金属(4)上形成凹痕；

第五步，测量刀具(1)磨损前凹痕轮廓

根据预判结果，若切削刃钝圆半径远大于所用接触式轮廓测量设备的探针(5)半径，则用接触式轮廓测量设备沿第三步确定的测量路径(3)扫描凹痕轮廓，获取凹痕测量路径(3)上的各扫描点的坐标数据；若切削刃钝圆半径等于或小于所用接触式轮廓测量设备的探针(5)半径，在用接触式轮廓测量设备测量刀具(1)轮廓时，剔除探针(5)半径的影响，进行半径补偿，从而获得刀具(1)实际轮廓各扫描点的坐标数据，具体步骤如下：

步骤一：用接触式轮廓测量设备沿第三步确定的测量路径(3)测量刀具(1)切削刃轮廓，得到测量结果为：

R(x,z)＝T(x,z)+p(x,z) (1)

其中，R(x,z)为刀具(1)切削刃的测量轮廓，T(x,z)为刀具(1)切削刃实际轮廓，p(x,z)为接触式轮廓测量设备探针(5)半径的实际轮廓；

步骤二：用同一个探针(5)沿第三步确定的测量路径(3)，测量刀具(1)在软质金属(4)上留下的凹痕轮廓，得到测量结果为：

r(x,z)＝t(x,z)-p(x,z) (2)

其中，r(x,z)为凹痕的测量轮廓，t(x,z)为凹痕的实际轮廓；

根据式(1)-(2)，即获得刀具(1)切削刃实际轮廓，如下式所示：

第六步，测量刀具(1)磨损后凹痕轮廓

将磨损后的刀具(1)在同样的条件，根据测量定位点(2)，在同样的测量路径(3)上，重复操作第一步至第五步的步骤，获取磨损后刀具(1)的实际轮廓的扫描点坐标数据；

第七步，刀具(1)磨损分析

根据获取的刀具(1)磨损前后扫描点的坐标数据用最小二乘法拟合刀具(1)凹痕截面轮廓曲线或刀具(1)切削刃钝圆轮廓曲线，得到曲线的拟合圆，并计算出拟合圆的半径大小，半径越大则代表切削刃越钝，磨损越严重；根据刀具(1)未磨损时的拟合圆半径的大小为参照值，以此为基础判断刀具(1)的磨损程度。