[发明专利]一种蜂窝材料超声加工直刃刀锋利度分析方法

说明书

本发明提供一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法，应用在分析平台上，所述分析平台包括：直刃刀运动机构、直刃刀夹持装置、被切材料运动机构、材料固定架、激光对刀装置、测力仪和工业摄像机，由工业摄像机记录材料过程图像，获取材料裂纹产生和完全断裂的时间点；由测力仪记录直刃刀切割材料过程中的受力；计算直刃刀的锋利度参数指标；通过激光对刀装置校正切割方向，使直刃刀正交切割被切割材料，被切材料运动机构调节材料的测试高度，本发明能够保证切割材料与工件切割角度稳定、实现准静态参数下的切割，减小测试过程对刀具的损伤，且本发明可以通过改变被切割材料的厚度，在不同刀刃尺度下进行锋利程度测试，获取加工过程中刀刃的薄弱位置信息。

技术领域

本发明涉及加工刀具测试领域，特别是指一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法。

背景技术

芳纶纸蜂窝是重要的航空航天材料，芳纶纸蜂窝切割加工的直刃刀刀具状态对纸蜂窝加工质量有重要的影响。该类型的直刃刀与传统加工刀具的磨损等失效形式非常不同，因此需要使用不同的评价方式，直刃刀的刃口锋利程度可以表征其切割能力，也是衡量直刃刀磨损程度的一个方法。因此有必要提出标准化的测量方法及其设备，实现对纸蜂窝加工过程刀具锋利度的量化评价。

目前，对刀具刃口锋利度评价的方法主要基于切割深度法：切割深度法指使用一定压力按压切割介质，使介质与刀具接触，通过记录介质断裂深度(或多层介质的层数)，对刀具锋利度进行表征。芳纶纸蜂窝加工时直刃刀受力一般不到20N，磨损状态变化缓慢，刀具设计制造不会考虑较大的冲击应力服役的场景。而切割深度测试在刀具上施加了冲击应力，容易扩展刀具刃口及附近表面的微缺陷，在加工刀具测试中对寿命测试结果产生影响，故不适合作为纸蜂窝加工刀具锋利度的测试方法，此外，对直刃刀直接表征其刃口圆弧半径等几何指标也存在着各种难以解决的技术问题。

目前，对刃口锋利度测试方法主要使用较宽的介质进行下压，对直刃刀剑整个刃口进行一次宏观评价，无法对材料切割过程中进行精细监控，从而无法实现准确的刀剑锋利度分析。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法，通过激光对刀装置校正切割方向，使直刃刀正交切割被切割材料，被切材料运动机构调节被切割材料的测试高度，测力仪安装在进给结构与直刃刀夹持装置之间，本发明能够保证切割材料与工件切割角度稳定、实现准静态参数下的切割，减小测试过程对刀具的损伤，且本发明可以通过改变被切割材料的厚度，在不同刀刃尺度下进行锋利程度测试，获取加工过程中刀刃的薄弱位置信息。

本发明的技术方案：

一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法，应用在分析平台上，所述分析平台包括：直刃刀运动机构、直刃刀夹持装置、被切材料运动机构、材料固定架、激光对刀装置、测力仪和工业摄像机；

所述直刃刀夹持装置设置在直刃刀运动机构上，所述直刃刀运动机构驱动直刃刀低速运动，所述直刃刀夹持装置在直刃刀运动机构的滑块上，所述材料固定架设置在被切材料运动机构的移动块上，所述被切材料运动机构驱动调节直刃刀与切割材料的相对高度，所述激光对刀装置固定在直刃刀运动机构中心线上方，所述测力仪安装在直刃刀运动机构滑块与直刃刀夹持装置之间，所述工业摄像机安装在被切材料运动机构端部并垂直于切割面，所述测力仪与工业摄像机信号与计算机相连接，所述进给机构、激光对刀装置、测力仪与工业摄像机独立供电；

通过材料固定架装夹材料并通过材料高度调节机构调节高度，使被切割材料高度与直刃刀切割高度持平；

通过激光对刀装置校准直刃刀刀刃方向；

直刃刀运动机构使直刃刀匀速切割材料，其中速度范围为2-10mm/min；

由工业摄像机记录材料过程图像，获取材料裂纹产生和完全断裂的时间点；

由测力仪记录直刃刀切割材料过程中的受力；