[发明专利]一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法与装置

说明书

本发明公开了一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法与装置，通过构造被加工工件材质非均匀特性，模拟精密复杂拉刀真实工况下的拉削状态，对拉刀施加交变冲击负载，温度检测模块检测拉削时被拉削区域的加工温度，并通过机器视觉检测刀齿磨损和破损，通过线偏振激光检测加工工件表面精度演变特性，从而建立拉刀使用寿命公式，进而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。本发明具有更高的试验效率，自动化程度高，并可以实时采集分析拉削力、拉削温度等参数，测量精度高，结构简单，操作方便的特点。

技术领域

本发明涉及拉刀寿命检测领域，具体涉及一种附加冲击载荷的精密复杂拉刀保精度寿命预测方法与装置。

背景技术

拉削加工由于其高精度和高效率的特点，广泛应用于工业生产大批量零部件加工中。航空航天、燃气轮机等精密工业产品加工所需的精密复杂拉刀更是实现高效精密制造的核心。随着航空航天领域对关键元件精度要求的进一步提升，对加工其所需的精密复杂拉刀也提出了极为苛刻的寿命稳定性要求，拉刀寿命直接关系到所加工部件的精度。因此，亟需设计一种精密复杂拉刀保精度寿命的加速测试装置。

目前，国内外针对拉刀的寿命测试提出了大量的方法与装置，如授权公告号“CN109648397B”的发明提出了一种本发明公开了基于刀齿刃带宽度与拉削负载相关性的拉刀寿命预测方法，该方法包括：建立拉刀拉削过程中负载变化情况的数据库；根据步骤一建立的数据库预测已拉削次数未知的被测拉刀的剩余寿命；通过对两个参数的优化，能够建立精准的拉削负载计算模型，从而提高寿命预测的精度。授权公告号“CN110744358B”的发明提出了一种刀具寿命的确定方法，该方法通过刀具寿命预实验得到预估寿命，然后通过刀具寿命试验测得不同情况下刀具磨损量与刀具寿命判据进行对比，最终得到实际最准确最真实的刀具寿命值。以上方法与装置均只是对理想的无冲击拉削状态进行了寿命预测，未考虑影响拉刀寿命的冲击振动等影响因素。精密复杂拉刀在进行拉削加工时，拉刀的寿命受到多种影响因素的影响，其中，由于被加工工件材料内部硬度不均匀，极易引起拉削系统的冲击振动，严重影响加工质量与拉刀的寿命。因此，现有的测试方法不适用于精密复杂拉刀的保精度寿命加速测试，设计一种精密复杂拉刀的保精度寿命预测方法与装置迫在眉睫。

发明内容

本发明针对当前精密复杂拉刀寿命测试技术的不足，基于冲击切削载荷加速降低刀具精度寿命原理，提供了一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法与装置。该发明是一种通过构造被加工工件材质非均匀特性，实现在拉刀刀齿表面施加交变冲击载荷的拉刀寿命加速测试方法；是一种通过监测拉削载荷与加工温度演变特性的刀具寿命加速测试方法；是一种通过施加交变冲击载荷结合加工温度得到拉刀使用寿命公式的磨损深度评价标准和修正系数后，再通过拉刀使用寿命公式预测特定加工温度、交变冲击载荷下拉刀寿命的方法；是一种通过机器视觉分析刀齿磨损和破损、加工工件表面精度演变特性的方法；是一种集多材质工件组装设计、切削温度检测、刀齿和工件表面机器视觉检测于一体的精密复杂刀具保精度寿命加速测试装置。

本发明一种精密复杂拉刀保精度寿命预测方法，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。