[实用新型]一种刀具性能检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数控机床刀具性能检测装置及检测方法，属于机械加工设备检测与应用领域。

背景技术

切削加工是目前机械加工行业中应用最广泛的加工方法之一。高速切削过程中，刀/工摩擦接触区的高温、高压、高频冲击等对刀具性能提出了更严峻的考验。随着数控机床可靠性与精度的逐渐提升，对刀具性能的要求也越来越高。因此，优异性能的刀具不仅是获得高精度、高质量工件的保障，更能获得高寿命的刀具，减小加工成本。

作为加工过程直接与加工件接触并进行切削的环节，刀具的性能直接影响了工件的加工精度以及表面粗糙度等指标。在刀具的开发与研制的阶段，对试验刀具加工性能的考评是刀具开发的重要环节。

现有设备较多是针对刀具几何参数检测的，比如圆周跳动、刀具前角、后角、直径等几何尺寸参数。但是制约刀具性能的不仅仅是几何参数，表面涂层、刀具内部材料是否存在缺陷等因素都会影响实际性能。

目前在对刀具性能检测尚无系统的检测设备，由于空间分布紧凑的原因，很难布置大量的检测设备，一般仅采用振动、噪声以及显微镜下观察表面形貌等手段，难以比较全面地评估刀具性能。而且，现有的刀具性能检测装置对于传感器的安装没有统一的标准，传感器的分布较为离散，集成化程度低。这样不仅增加了每次安装调试的时间，而且由于检测过程中需要人为手动更换传感器，检测效率和自动化程度较低，并导致检测结果易受人为因素影响产生偏差。为了弥补受试刀具加工过程表征参数不足且易受人为因素影响的问题，开发一套集成有多种所需传感器的刀具性能检测检测装置以及相应的试验方法具有很大的应用价值。因此，需要开发一套具有多种传感器且能够高效快速反映刀具性能的检测装置及配套的检测方法，提高刀具性能检测的准确性。本实用新型所设计的刀具性能检测装置及检测方法，通过结合刀具在切削加工时的动态参数、刀具表面磨损量以及加工板表面质量间接反映出刀具的性能。

发明内容

本实用新型为解决目前对刀具性能参数检测中存在的需要人为安装传感器、测试结果受偶然因素干扰以及检测指标不足的问题，提出了一种刀具性能检测装置及检测方法。该装置采用多模块组合的形式将装夹部分、检测部分以及加工部分整合在一个装置上，实现一次装夹后加工，便可检测受试刀具加工时产生的振动、噪声场、温度场以及切削力等参数，记录在内部SD卡中。在检测仓后导出数据，并进行表面粗糙度以及对给定加工轮廓的加工精度监测分析，实现加工过程中刀具性能检测。

其中，所述的刀具性能主要通过一下三方面内容对其加以评价：刀具表面磨损量；切削时的相关参数(包括振动信号、噪声信号、三个坐标轴方向的切削力和切削温度)；被加工件表面的加工质量。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种刀具性能检测装置，包括试验件模块、检测仓模块和采集分析模块；其特征在于：

所述试验件模块包括试验件底座1、振动传感器2、噪声传感器5、红外温度摄像头6、X向压力传感器3、数据采集电路4、Z向压力传感器8、大容量数据储存器9、Y向压力传感器10和加工板13；

所述加工板13嵌入于试验件底座1；

所述振动传感器2位于试验件底座1内部，当加工板13放置后吸附固定在加工板13下表面，用于检测刀具切削时的振动信号；

所述的噪声传感器5布置于试验件底座1箱体四周面板顶部四个角落，在加工板13表面构成空间噪声场，用于检测刀具切削时的噪声信号；

所述X向压力传感器3位于试验件底座1内部，布置于试验件底座1内后侧面板上，加工板13安装固定后与加工板13接触，用于检测模拟切削过程中的X方向的切削力；

所述Y向压力传感器10位于试验件底座1内部，布置于试验件底座1内左侧面板上，加工板13安装固定后与加工板13接触，用于检测模拟切削过程中的Y方向的切削力；

所述Z向压力传感器8位于试验件底座1内部，布置于试验件底座1内底部面板上，加工板13安装固定后与加工板13接触，用于检测模拟切削过程中的Z方向的切削力；

所述数据采集电路4位于试验件底座1内部面板上，分别与振动传感器2、噪声传感器5、红外温度摄像头6、X向压力传感器3、Z向压力传感器8和Y向压力传感器10通过数据线相连接，实现检测信号数据采集；

所述大容量数据储存器9安装在试验件底座1内部面板上，与数据采集电路4通过数据线相连接，实现检测信号数据存储；

所述检测仓模块包括检测仓14、表面粗糙度检测仪15、表面检测摄像头16；