[发明专利]一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法与装置

权利要求书

1.一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一、将拉刀支撑辊子架一和拉刀支撑辊子架二均固定于底板上，拉刀支撑辊子架三与三向力传感器固定，三向力传感器固定于底板上；然后，将测试拉刀穿过固定于底板上的工件固定架，支撑在拉刀支撑辊子架一、拉刀支撑辊子架二和拉刀支撑辊子架三上，并与液压缸的活塞杆固定；接着，PLC经电液伺服阀控制液压站的流量和压力从而驱动液压缸，使液压缸的活塞杆复位；同时，PLC经驱动器驱动Z轴微调滑台和X轴调整滑台，使视觉检测相机复位；

步骤二、将由尺寸相同且随机并排放置贴合在一起的多个不同材料工件组成的工件组合件固定在工件固定架的卡槽内；

步骤三、PLC驱动X轴调整滑台，使视觉检测相机在拉刀正上方沿拉刀方向移动；视觉检测相机拍摄拉刀刀齿的图像，并上传至PC；PC对图像进行处理，并检测开始拉削前拉刀的未磨损状态；

步骤四、进行拉刀保精度寿命加速测试试验，具体如下：PC设定好拉削速度V，并将信号传送给PLC，PLC经电液伺服阀驱动液压缸的活塞杆运动一个周期，液压缸带动拉刀拉削工件组合件；三向力传感器将拉削时的拉削力数据信号依次经放大器和数据采集仪传送给PC，温度检测模块将拉削区域的温度数据信号传送给PC，PC记录该次拉削时的温度、压力以及拉削长度；拉削完成后，液压缸驱动拉刀复位；

步骤五、PLC驱动X轴调整滑台，视觉检测相机拍摄拉刀刀齿的图像，并上传至PC处理；PC将本次处理结果中拉刀各刀齿的齿高与拉刀未磨损状态对应刀齿的齿高进行对比，得到拉刀拉削后磨损量最大刀齿的磨损深度w；

步骤六、精度检测模块通过偏振激光散射检测方法测量工件组合件加工后的表面粗糙度，若表面粗糙度满足要求则PC发送信号给PLC，重复步骤四，直到工件组合件加工后的表面粗糙度不满足要求时，将全部运动周期的拉削长度之和记为拉刀寿命L，并将该次拉削后的磨损深度w作为评判拉刀失效的评价标准，然后执行下一步；

步骤七、将拉削后失效的拉刀从液压缸上拆卸下，将拉削加工后的工件组合件从工件固定架上拆下来；然后，将新的未经拉削加工的工件组合件固定在工件固定架上，新的工件组合件中各工件材料排布方式与原来拉削加工后的工件组合件中各工件材料排布方式不完全相同；最后，在同一批次拉刀中选取新的一把穿过工件固定架，支撑在拉刀支撑辊子架一、拉刀支撑辊子架二和拉刀支撑辊子架三上，并与液压缸的活塞杆固定；

步骤八、重复一次步骤三到步骤六；

步骤九、将两个工件组合件测得的拉刀磨损深度分别记为w₁和w₂，拉刀寿命分别记为L₁和L₂，拉削过程中拉削区域的平均温度分别记为T₁和T₂，拉削过程中平均拉削力分别记为P₁和P₂，代入拉刀使用寿命公式(1)中联立求解得到修正系数a和b的值；

步骤十、根据拉刀使用寿命公式预测在保证加工工件精度前提下的精密复杂拉刀寿命；

其中，拉刀使用寿命公式如下：

L＝w/(aPe^-b/T) (1)

式(1)中，L为拉刀使用寿命，w为拉刀的磨损深度，P为拉削过程中平均拉削力，T为拉削过程中拉削区域的平均温度，e为自然对数的底。

2.根据权利要求1所述的一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法，其特征在于：步骤三和步骤五中PC对图像进行处理的过程如下：

①对采集到的拉刀刀齿图像进行高斯滤波处理；

②对高斯滤波处理后的图像通过加权平均值法进行灰度处理；

③对灰度处理后的图像进行二值化处理；

④对二值化处理后的图像进行边缘检测；

⑤对边缘检测后的图像进行轮廓检测，并进一步得到拉刀各刀齿的齿高。