[发明专利]一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法与装置

说明书

本发明公开了一种刀具‑工件接触面液滴动态润湿特性检测方法与装置。检测切削液液滴的动态润湿特性以选择性能更好的切削液是十分必要的。本发明包括微液滴制备装置、刀具块进给装置、工件块、视觉检测系统和机架。微液滴制备装置与刀具块进给装置并排设置；微液滴制备装置包括微液滴蘸取模块和液体盛放容器。微液滴蘸取装置通过呈门形的微液滴制备支架安装在底板上；所述微液滴蘸取模块包括XZ驱动台和碳纤维束。刀具块进给装置包括刀具块、压力气缸、第二连接板和Y向移动平台。本发明分别通过液滴润湿角、液滴铺展面积和液滴黏附痕迹长度建立了层次分析模型，并通过权向量的计算提供了一种适用于不同刀具、工件材料的最佳润湿性液滴选择方法。

技术领域

本发明涉及一种刀-屑接触面液滴润湿特性检测方法，特别是涉及一种拉刀刀齿的刀-屑接触面液滴动态润湿特性检测方法与装置。

背景技术

液滴动态润湿特性是评判切削液性能的重要指标。在金属切削加工过程中，具有良好润湿性能的切削液能够快速地进入加工区域，起到润滑、冷却等作用，从而达到提高加工质量，减少刀具磨损等目的。随着“绿色生产”理念的持续发展，最小量润滑技术(MQL)被认为是一种绿色的，环境有好的切削液供给方式。传统浇注式供给切削液流量大约为50～100L/h，而MQL则降至30～100ml/h。这意味着使用MQL技术时，切削液往往以微液滴的形式进入刀-屑接触面起到润滑冷却作用。在拉削加工中，以键槽拉刀为例，拉刀与工件做水平方向的相对运动，其中刀齿与工件紧密贴合。这就需要具有良好润湿性的切削液快速进入切削区域改善加工过程。因此检测切削液液滴的动态润湿特性以选择性能更好的切削液是十分必要的。

目前存在的相关检测方法与装置并不多。如专利号为(CN109307642A)的发明专利公开了一种细粒沉积岩中各组分润湿性的测定方法和装置。该专利通过将微纳米液滴滴加在矿物上，通过液滴性质和接触角检测了相关矿物的润湿性。该专利对润湿性的检测虽然和微液滴相关，但其主要聚焦于矿物的润湿性，因此不适用于本领域内相对运动状态下液滴的动态润湿特性。专利号为(CN103604726A)的发明专利公开了一种高温、强化学活性的液态金属锂润湿性的测量系统。该专利由真空室、真空抽气与测量系统，样品台及加热系统等组成。这一专利的研究对象为高温液体金属对基底的润湿特性，通过影响分析法测量了液滴的接触角。同样不适用于本领域内相对运动状态下切削液液滴的润湿特性的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法与装置。

本发明一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法具体如下：

步骤一、对m种被测液体分别进行液滴摩擦拖拽试验，获得被测液体的铺展面积和粘附痕迹长度。液滴摩擦拖拽试验为将被测液体滴加在刀具块上，并将刀具块和工件块进行一次摩擦运动。铺展面积为摩擦前的俯视面积；粘附痕迹长度为摩擦后所成痕迹的长度。

步骤二、基于层次分析法，将被测液体的动态润湿特性评判过程分为三个层次：最下层为方案层，由m种被测液体组成；中间层为准则层，由测得的润湿角、铺展面积、粘附痕迹长度组成。最上层为目标层，即评判的被测液体的最佳动态润湿特性。

步骤三、构造准则层对目标层的判断矩阵A。将润湿角、铺展面积、粘附痕迹长度分别作为三个因素；分别设定准则层的三个因素中两两之间的重要性影响比；

建立矩阵A如式(1)所示。

式(1)中，a_ij表示第i个因素与第j个因素之间的重要性影响比，i＝1,2,3，j＝1,2,3，a_ij越大表示第i个因素相较于第j个因素越重要；

计算矩阵A的权向量ω_a＝[ω_a1,ω_a2,ω_a3]^T和最大特征根λ_a。