[实用新型]基于3D打印的刀具磨损量检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及基于3D打印的刀具磨损量检测系统。

背景技术

刀具磨损是切削加工中最常见的问题之一。在金属切削加工中，刀具/工件界面处的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的能量和摩擦，转化为热量，而通常这些热量的80%都被切屑带走(这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度)，其余大约20%的热量则传入刀具之中，热量和温度是刀具磨损的根本。常见的刀具磨损主要包括以下的类型：后刀面磨损、刻划磨损、月牙洼磨损、切削刃磨钝、切削刃崩刃、切削刃裂纹、灾难性失效等。

现有的刀具磨损检测方法主要是通过以下方式进行的：1、刀具寿命表（以加工工件数量为依据），一些高端装备制造业或者单品批量生产企业用它来指导生产，此方法适合加工工件昂贵的航空航天，汽轮机，汽车关键部件如发动机等生产企业。2、看加工，如果加工过程中，冒断续的无规则火星，说明刀具已经磨损，可根据刀具平均寿命及时换刀。3、看铁屑颜色，铁屑颜色改变，说明加工温度已经改变，可能是刀具磨损。4、看铁屑形状，铁屑两侧出现锯齿状，铁屑不正常卷曲，铁屑变得更细碎，这些现象都是刀具磨损的判断依据。5、看工件表面，出现光亮痕迹，但粗糙度并和尺寸并没有大的变化，这其实也是刀具已经磨损。6、听声音，加工震动加剧，刀具不快时候会产生异响。要时刻留意避免“扎刀”，造成工件报废。7、观察机床负载，如有明显增量变化，说明刀具已经磨损，但并不能作为唯一换刀依据。8、诸如：刀具切出时工件产生毛边严重，粗糙度下降，工件尺寸变化等等明显现象也是刀具磨损的判定标准。为了得到刀具的加工性能，需要对刀具进行磨损试验，在加工一定阶段后需要掌握刀具的磨损量，作为刀具加工性能的标准，但具体的刀具磨损量仍然无法直接检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供基于3D打印的刀具磨损量检测系统，能够测量刀具的磨损量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于3D打印的刀具磨损量检测系统，它包括基座、中空旋转平台、3D扫描仪、上位机、3D打印机以及刀具定位装置，其中，中空旋转平台安装在基座的一侧，该侧面的底部设置有刀具定位台，中空旋转平台的转盘上设置有固定架，3D扫描仪安装在固定架上，刀具定位装置由支撑座和电磁吸盘组成，电磁吸盘安装在支撑座的顶部且电磁吸盘位于中空旋转平台的正上方，支撑座的底部固定在刀具定位台上，上位机和3D打印机安装在基座的表面，3D扫描仪、3D打印机通过网络与上位机连接。

3D扫描仪用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。 搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。目前并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

3D打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

申请人利用3D扫描仪将刀具建模、并利用3D打印机打印出来，形成刀具的实际构造，并根据打印材料的消耗量就可以得到刀具的磨损量。

所述的中空旋转平台的侧边设置有驱动转盘的伺服电机。

所述的电磁吸盘与转盘之间设置有2-5cm的间隙。

所述中空旋转平台的转盘由一套精密交叉滚子轴承支撑，轴承中的滚子呈90度交错排列。

本实用新型的有益效果是：利用中空旋转平台和3D扫描仪对使用后的刀具进行扫描，并通过3D打印机将磨损的刀具打印出来，消耗的打印材料来得到刀具的磨损量，整个检测系统结构紧凑，使用方便，达到了测量刀具磨损量的目的。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；