[发明专利]一种超声刀具检测方法

说明书

本发明公开了一种超声刀具检测方法，具有如下步骤：初检：频率振幅检测和电位降法检测，超声刀具在上述两种检测方案均未通过初检，则重新进行上述两种检测，若仍未通过上述两种检测方案，则判定该超声刀具不合格；复检：自由模态检测和压力模态检测。本发明利用超声刀具表面的微裂纹的几何形态和裂纹方向的不同，导致裂纹对不同的超声振动模态有不同的敏感程度，再配合电位降法和频率振幅测试法进行检测，可以提高不合格超声刀具的检出率与检测速率。

技术领域

本发明涉及检测领域，具体地说是一种超声刀具检测方法。

背景技术

超声辅助切削加工技术在国民经济生产生活中的应用日益广泛。与传统加工不同，超声辅助切削加工中刀具在做切削运动、承受切削力的同时，还在超声振动系统的驱动下做高频拉伸/压缩、扭转、摆动等不同形式的振动。高频振动对刀具品质、特别是刀具表面完整性提出了较高要求，如果刀具内部存在微裂纹，则在高频受迫振动下，裂纹扩展导致刀具断裂破损，容易造成被加工零件甚至机床的损坏。因此，在实际切削加工之前，对刀具性能进行测试，将具有缺陷的刀具检出报废是必要的。

国内外相关专利可以分成以下几类：1.利用超声频率变化的应力作用在被实验的试件上，短时间内对样件施加高频的交变应力，观测试件的断裂或者表面形貌状况来判断样件是否达到标准。例如在一种适用于刀具疲劳损伤的温度检测方法，通过检测超声加工工具在受到超声激励时发出的受激谐振波的线性系数等特征，对工具的材料和结构做出疲劳损伤检测。这种检测方法效率较低不适用大批量检测出厂的超声刀具。2.类似声发射的检测原理，通过向试件发射一定频率，相位的超声波信号。通过收集反射回来的超声波信号，来判断试件的裂纹，或者缺陷情况。这种实验方法同样不适用于超声刀具的检测。如果刀具刚开始使用时并没有裂纹等缺陷，而只是金相组织强度不够，同样会导致刀具在高频带有负载的情况发生断裂。那么用该方法则无法准确检测超声刀具。3.电位降法检测试件裂纹，该检测检测方法多用于长距离管道的裂纹检测方面，例如一种低温疲劳裂纹扩展速率试验装置，利用直流电位降方法检测金属材料的疲劳裂纹扩展状态。如果单纯将电位降法用在超声刀具的裂纹检测方面会出现较大的误差。因为刀具在不振动的情况下，裂纹不受力，处于闭合状态，电阻和正常状态没有太大区别。而超声刀具在受力，振动情况下会造成裂纹的张开和闭合，所以本专利做出改进，让其在受力，振动状态测试其电参数，提高检测的准确率。

本专利采用自行设计的超声刀具检测方法，综合了频率振幅检测，电位降法检测，自由模态，压力模态检测的方法，通过一个完整的检测流程，提高了超声刀具质量检测准确率，降低了出厂超声刀具在加工过程中出现断裂失效的几率，提高了生产效率和加工安全性。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种超声刀具检测方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种超声刀具检测方法，具有如下步骤：

初检：

频率振幅检测：使超声刀具处于谐振状态，收集超声刀具某一处位置的谐振频率和振幅；以同样的方式收集超声刀具其他位置的谐振频率和振幅；收集到的谐振频率和振幅(指的是频率振幅检测中收集到的超声刀具某一处位置和其他位置的谐振频率和振幅)均在正常范围内波动，则判定该超声刀具通过初检，正常范围指的是谐振频率在超声电源系统上的对应的设定值的上下10％范围内波动，振幅值在激光位移传感器所设定值的上下5％范围内波动；

电位降法检测：检测头与超声刀具接触，之后使超声刀具处于谐振状态，用电位降法检测检测头与超声刀具的接触点与超声刀具上非所述接触点处之间的电压及电流；改变检测头与超声刀具的接触点位置，以同样的方式检测新的接触点与超声刀具上非所述新的接触点处之间的电压及电流；检测到的电压及电流(接触点与超声刀具上非所述接触点处之间的电压及电流以及新的接触点与超声刀具上非所述新的接触点处之间的电压及电流)均在正常范围内波动，则判定该超声刀具通过初检，正常范围指的是电压与电流均在所检测设备的设定值的上下8％范围内波动；