[发明专利]一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置

权利要求书

1.一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置，其特征在于：包括压力传感器(16)、PLC控制器(12)、装夹平台(2)、导轨、丝杠、步进电机、移动平台和压板(14)；设Z轴为垂直于装夹平台(2)装夹平面的坐标轴，X轴为装夹平台(2)装夹平面内水平方向的坐标轴，Y轴为装夹平台(2)装夹平面内垂直方向的坐标轴；

所述压力传感器(16)通过胶粘的方式固定在Z轴移动平台(10)上，所述Z轴移动平台(10)和Z轴导轨(11)滑动连接，并通过Z轴丝杠(8)进行驱动；

所述PLC控制器(12)通过数据传输线分别与X轴步进电机(4)、Z轴步进电机(6)和压力传感器(16)连接；在刀具压印的过程中，PLC控制器(12)接收压力传感器(16)的模拟信号，通过与预设压力值进行对比控制X轴步进电机(4)和Z轴步进电机(6)的移动使刀具的压印深度达到预设的范围；

所述装夹平台(2)的外侧通过螺栓与机床(1)固定连接、装夹平台(2)的内侧通过螺栓安装两条平行的X轴导轨(7)，所述X轴导轨(7)与X轴移动平台(9)滑动连接；两条X轴导轨(7)之间安装X轴丝杠(5)；所述X轴丝杠(5)穿过X轴移动平台(9)，X轴丝杠(5)的两端固定在装夹平台(2)上，X轴丝杠(5)的一端与X轴步进电机(4)连接；

所述的上X轴移动平台(9)内侧通过螺栓安装两条平行的Z轴导轨(11)，所述Z轴导轨(11)与Z轴移动平台(10)滑动连接；两条Z轴导轨(11)之间安装Z轴丝杠(8)；所述Z轴丝杠(8)穿过Z轴移动平台(10)，Z轴丝杠(8)的两端固定在X轴移动平台(9)上，Z轴丝杠(8)的一端与Z轴步进电机(6)连接；

所述Z轴移动平台(10)的外侧通过压板(14)固定安装复刻金属(15)；

所述X轴步进电机(4)和Z轴步进电机(6)联合控制Z轴移动平台(10)的移动使刀具压印的深度达到合适的范围。

2.根据权利要求1所述的一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置，其特征在于：所述X轴移动平台(9)通过燕尾槽和X轴导轨(7)滑动连接，所述Z轴移动平台(10)通过燕尾槽和Z轴导轨(11)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置，其特征在于：所述压板(14)有三块，分别通过螺钉(13)安装在Z轴移动平台(10)上，沿复刻金属(15)周边均布。

4.根据权利要求1所述的一种基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置，其特征在于：所述基于反转形貌法测量刀具磨损的力控制压入装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、选取复刻金属(15)作为实验材料，对其表面进行研磨，以改善其表面粗糙度和平面度，减小压印过程中因复刻金属(15)表面质量差而引起的误差；

步骤二、将压力传感器(16)粘贴于Z轴移动平台(10)上，使其受力位置能刚好接触到复刻金属(15)表面，保证测量的力更加准确；将整个装置通过螺栓安装于机床(1)上；

步骤三、将待加工的工件安装于机床主轴(3)上，将复刻金属(15)通过三个压板(14)安装于Z轴移动平台(10)上，控制X轴步进电机(4)和Z轴步进电机(6)分别通过X轴丝杠(5)和Z轴丝杠(8)带动复刻金属(15)沿X轴和Z轴方向缓慢靠近未磨损的刀具，将刀具的切削刃的形貌压印到复刻金属(15)上，在保证刀具的切削部分都复刻到复刻金属(15)上时，记录下压力传感器(16)的数值F，得出一个力的范围F₁～F₂；

步骤四、对未磨损的刀具进行复刻，在复刻金属(15)不断靠近刀具时，压力传感器(16)也在不断输出模拟信号，将该信号传输到PLC控制器(12)中，判断F是否在F₁～F₂的范围内，如果小于最小值，则步进电机驱动复刻金属(15)继续移动直到力的数值在步骤三的力的范围内，通过PLC控制器(12)控制步进电机停止转动；控制复刻金属(15)移动将刀具缓慢拔出，取下复刻金属(15)；

对形貌进行处理，得到刀具形貌的数据信息，将加工前后所测得的形貌信息进行对比分析，并对数据进行进一步处理，得到刀具的磨损量。