球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置及檢測方法。隨著機(jī)械制造技術(shù)不斷進(jìn)步，模具加工中工件的加工精度與工件的復(fù)雜程度日益增大，因此有必要在銑削過程中刀具磨損的實(shí)時狀態(tài)并刀具達(dá)到壽命極限的實(shí)時狀態(tài)，提高表面成形質(zhì)量。本發(fā)明其組成包括：圓形轉(zhuǎn)動軌道（1），所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道分別連接機(jī)架（2）、左右擺動桿（3），所述的機(jī)架連接主軸（4），所述的主軸連接銑刀（5），所述的左右擺動桿連接前后電液伸縮桿（7），所述的前后電液伸縮桿連接攝像機(jī)（6），所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道連接數(shù)據(jù)采集卡（10），所述的數(shù)據(jù)采集卡連接計(jì)算機(jī)（9）。本發(fā)明用于精密銑削過程中的刀具磨損在線檢測。
【專利說明】
球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置及檢測方法
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及精密銑削過程中的刀具磨損在線檢測裝置及檢測方法，具體涉及一種使用模具加工中球頭銑刀精密銑削過程中的刀具磨損在線檢測方法，特別是利用圖像拼接技術(shù)提供一種銑床銑削過程中刀具切削磨損的變化并實(shí)時記錄并分析銑刀的刀具磨損，能夠提供一種能記錄分析從加工開始到刀具達(dá)到壽命極限時的加工過程中的刀具實(shí)時在線檢測方法。。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著機(jī)械制造技術(shù)不斷進(jìn)步，模具加工中工件的加工精度與工件的復(fù)雜程度日益增大。對于模具加工中模具腔存在大量槽、圓角、倒角邊、凸凹等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，制造與加工工藝要求不同，且在沖壓過程中易出現(xiàn)磨損嚴(yán)重、拉毛拉裂等問題而使模具無法使用。精密銑削加工是模具型腔加工的重要方法，模具型腔的精加工需要在同一臺CNC機(jī)床和利用同一把刀具完成。用球頭銑刀加工過程中，刀具磨損受刀具軸線傾角的影響較大。當(dāng)?shù)遁S與加工表面不垂直時，銑刀轉(zhuǎn)速所在平面與進(jìn)給方向不平行或重合時，銑刀在加工過程的受力不均勻，會引起刀具磨損加劇。在銑削加工過程中，銑刀刀具磨損不但影響著工件的表面成形質(zhì)量，也影響著刀具的使用壽命，因此有必要對球頭銑削銑刀的刀具磨損進(jìn)行測試研究，以研究在銑削過程中刀具磨損的實(shí)時狀態(tài)并刀具達(dá)到壽命極限的實(shí)時狀態(tài)，提高表面成形質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明目的是提供一種球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置及檢測方法上述的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，其組成包括:圓形轉(zhuǎn)動軌道，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道分別連接機(jī)架、左右擺動桿，所述的機(jī)架連接主軸，所述的主軸連接銑刀，所述的左右擺動桿連接前后電液伸縮桿，所述的前后電液伸縮桿連接攝像機(jī)，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道連接數(shù)據(jù)采集卡，所述的數(shù)據(jù)采集卡連接數(shù)據(jù)處理軟件及其計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備。
[0003]所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，所述的銑刀下方放置有工件，所述的工件連接夾具，所述的夾具固定在連接板上，所述的連接板安裝在固定塊上，所述的固定塊安裝在底座上。
[0004]所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，所述的攝像機(jī)是激光攝像頭。
[0005]所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道安裝在銑床頂蓋上
一種權(quán)利要求1-4之一所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置的檢測方法，該包括如下步驟:
步驟I，在設(shè)定目標(biāo)自動捕捉刀頭檢測感興趣區(qū)域內(nèi)疑似刀頭磨損目標(biāo)步驟，按照激光頭捕捉器。按c++編輯程序生成識別信息，激光頭自動捕捉刀頭檢測感興趣區(qū)域內(nèi)疑似刀具磨損區(qū)域； 步驟2，利用專業(yè)攝像機(jī)拍攝球頭銑刀加工過程中的幀數(shù)，利用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)。所述的利用在加工過程中數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，把每秒采集的幀數(shù)傳到數(shù)據(jù)處理軟件中處理，在計(jì)算機(jī)上顯示出刀具磨損的圖片，并檢測出刀具磨損的數(shù)據(jù)；
步驟3，高速攝像機(jī)拍攝圖經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和遺傳算法以后，利用圖像拼接技術(shù)，按照拍攝幀數(shù)的時間順序，是圖片進(jìn)行拼接；
步驟4，球頭銑刀完成每個工步完成時，激光頭捕捉識別刀具加工區(qū)域:計(jì)算球頭刀具的切削部分和非切削部分，提取所述的感興趣區(qū)域;提取所述刀具的切削部分;及根據(jù)所述刀具的幾何輪廓特征實(shí)現(xiàn)所述對刀具加工區(qū)域的識別；
步驟5，當(dāng)工件加工中，每一工步完成后，刀具自動恢復(fù)到安全位置時，攝像頭按預(yù)先設(shè)定的圖片進(jìn)行捕，同時圓形轉(zhuǎn)動軌道和左右擺動桿，和前后伸縮桿同時移動，找到最佳拍攝位置，進(jìn)行拍攝；
步驟6，將拍攝圖片數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡然后傳到數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)處理中心每秒傳入幀數(shù)，運(yùn)用plc，按時間順序進(jìn)行圖片排列。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)精確的球頭刀具各個部分分割;實(shí)現(xiàn)精確的刀具磨損區(qū)域分割的步驟通過使用基于區(qū)域統(tǒng)計(jì)特性的數(shù)據(jù)水平集分割方法。所述計(jì)刀具磨損區(qū)域分割的步驟通過使用正交試驗(yàn)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明所述待加工工件固定塊上，所述的固定塊安裝在底座上，所述的底座的上表面與水平方向成設(shè)定為零度，所述的底座與高速數(shù)控銑削加工中心的工件臺進(jìn)行固定，專業(yè)級攝像機(jī)安裝在高速銑削加工中心主軸進(jìn)給方向前方和后方;專業(yè)級攝像機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與用以記錄高速銑削過程專業(yè)攝像機(jī)記錄的圖像
本發(fā)明所述根據(jù)在計(jì)算機(jī)上顯示的刀具磨損狀態(tài)，來進(jìn)行分析刀具分析研究，探析刀具磨損最佳刀具切削時間。
[0008]本發(fā)明提供一種使用模具加工中球頭銑刀精密銑削過程中刀具的磨損狀況在線檢測特別是記錄分析從刀具從開始使用到刀具極限壽命的全過程實(shí)時在線檢測方法。
[0009]本發(fā)明專利的有益效果在于，能銑床銑削過程中不用停機(jī)來記錄觀察刀具磨損的情況。而是利用帶有激光自動捕捉專業(yè)級攝像機(jī)記錄并分析球頭精密銑削在銑削過程通過記錄切削過程中刀具表面變化來判斷刀具的磨損。
[0010]本發(fā)明的攝像機(jī)是高速連續(xù)拍攝的攝像機(jī)。
[0011]【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖。
[0013]附圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖的A-A俯視圖。
[0014]附圖4是本發(fā)明的工藝流程圖。
附圖5是本發(fā)明球頭銑刀刀具磨損在不嚴(yán)重情況下的示意圖。
附圖6是本發(fā)明球頭銑刀刀具磨損在嚴(yán)重情況下的示意圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，其組成包括:圓形轉(zhuǎn)動軌道I，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道分別連接機(jī)架2、左右擺動桿3，所述的機(jī)架連接主軸4，所述的主軸連接銑刀5，所述的左右擺動桿連接前后電液伸縮桿7，所述的前后電液伸縮桿連接攝像機(jī)6，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道連接數(shù)據(jù)采集卡10，所述的數(shù)據(jù)采集卡連接數(shù)據(jù)處理軟件及其計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備9。
[0016]實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，所述的銑刀下方放置有工件8，所述的工件連接夾具14，所述的夾具固定在連接板13上，所述的連接板安裝在固定塊12上，所述的固定塊安裝在底座11上。
[0017]實(shí)施例3:
根據(jù)實(shí)施例1或2所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，所述的攝像機(jī)是激光攝像頭。
[0018]實(shí)施例4:
根據(jù)實(shí)施例1或2所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道安裝在銑床頂蓋15上。
[0019]實(shí)施例5:
一種權(quán)利要求1-4之一所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置的檢測方法，該包括如下步驟:
步驟I，在設(shè)定目標(biāo)自動捕捉刀頭檢測感興趣區(qū)域內(nèi)疑似刀頭磨損目標(biāo)步驟，按照激光頭捕捉器。按c++編輯程序生成識別信息，激光頭自動捕捉刀頭檢測感興趣區(qū)域內(nèi)疑似刀具磨損區(qū)域；
步驟2，利用專業(yè)攝像機(jī)拍攝球頭銑刀加工過程中的幀數(shù)，利用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)。所述的利用在加工過程中數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，把每秒采集的幀數(shù)傳到數(shù)據(jù)處理軟件中處理，在計(jì)算機(jī)上顯示出刀具磨損的圖片，并檢測出刀具磨損的數(shù)據(jù)；
步驟3，高速攝像機(jī)拍攝圖經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和遺傳算法以后，利用圖像拼接技術(shù)，按照拍攝幀數(shù)的時間順序，是圖片進(jìn)行拼接；
步驟4，球頭銑刀完成每個工步完成時，激光頭捕捉識別刀具加工區(qū)域:計(jì)算球頭刀具的切削部分和非切削部分，提取所述的感興趣區(qū)域;提取所述刀具的切削部分;及根據(jù)所述刀具的幾何輪廓特征實(shí)現(xiàn)所述對刀具加工區(qū)域的識別；
步驟5，當(dāng)工件加工中，每一工步完成后，刀具自動恢復(fù)到安全位置時，攝像頭按預(yù)先設(shè)定的圖片進(jìn)行捕，同時圓形轉(zhuǎn)動軌道和左右擺動桿，和前后伸縮桿同時移動，找到最佳拍攝位置，進(jìn)行拍攝；
步驟6，將拍攝圖片數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡然后傳到數(shù)據(jù)處理中，按照數(shù)據(jù)處理中心每秒傳入幀數(shù)，圖片時間先后順序進(jìn)行圖片排列。
[0020]實(shí)施例5:
根據(jù)實(shí)施例1所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，包括高速銑削加工中心，有自動捕捉裝置激光頭的專業(yè)級攝像機(jī)、所述高速數(shù)控銑削加工中心包括機(jī)架、主軸和銑刀，高精度圓形轉(zhuǎn)動軌道、前后電液伸縮、快速左右擺動桿、所述主軸可轉(zhuǎn)動地安裝在機(jī)架上，所述銑刀安裝在主軸下端，待加工工件位于所述銑刀的下方，待加工工件安裝在固定板上，述的固定塊安裝在底座上，所述的底座的上表面與水平方向成設(shè)定的零角度，所述的底座與高速數(shù)控銑削加工中心的工件臺進(jìn)行固定;快速左右擺動桿安裝在高精度圓形轉(zhuǎn)動軌道、有自動捕捉裝置激光頭的專業(yè)級攝像機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接并安裝在前后電液伸縮，快速左右擺動桿安裝在前后電液伸縮桿，所述數(shù)據(jù)采集卡連接數(shù)據(jù)處理軟件及其計(jì)算機(jī)設(shè)備相連。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，其組成包括:圓形轉(zhuǎn)動軌道，其特征是:所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道分別連接機(jī)架、左右擺動桿，所述的機(jī)架連接主軸，所述的主軸連接銑刀，所述的左右擺動桿連接前后電液伸縮桿，所述的前后電液伸縮桿連接攝像機(jī)，所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道連接數(shù)據(jù)采集卡，所述的數(shù)據(jù)采集卡連接數(shù)據(jù)處理軟件及其計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，其特征是:所述的銑刀與封閉銑床主軸相連，并下方放置有工件，所述的工件連接夾具，所述的夾具固定在連接板上，所述的連接板安裝在固定塊上，所述的固定塊安裝在底座上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，其特征是:所述的攝像機(jī)是激光攝像頭。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置，其特征是:所述的圓形轉(zhuǎn)動軌道安裝在銑床頂蓋上。5.—種權(quán)利要求1-4之一所述的球頭銑刀精密銑削用的刀具磨損在線檢測裝置的檢測方法，其特征是:該包括如下步驟: 步驟I，在設(shè)定目標(biāo)自動捕捉刀頭檢測感興趣區(qū)域內(nèi)疑似刀頭磨損目標(biāo)步驟，按照激光頭捕捉器。6.按預(yù)編輯程序生成識別圖片信息，激光頭自動捕捉刀頭檢測感興趣區(qū)域內(nèi)疑似刀具磨損區(qū)域； 步驟2，利用專業(yè)攝像機(jī)拍攝球頭銑刀加工過程中的幀數(shù)，利用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)。7.所述的利用在加工過程中數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，把每秒采集的圖片幀數(shù)傳到數(shù)據(jù)處理軟件中處理，在計(jì)算機(jī)上顯示出刀具磨損的圖片，并檢測出刀具磨損的數(shù)據(jù)； 步驟3，高速攝像機(jī)拍攝圖片經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和遺傳算法以后，利用圖像拼接技術(shù)，按照拍攝幀數(shù)的時間順序，是圖片進(jìn)行拼接； 步驟4，球頭銑刀完成每個工步完成時，激光頭捕捉識別刀具加工區(qū)域:計(jì)算球頭刀具的切削部分和非切削部分，提取所述的感興趣區(qū)域;提取所述刀具的切削部分；及根據(jù)所述刀具的幾何輪廓特征實(shí)現(xiàn)所述對刀具加工區(qū)域的識別； 步驟5，當(dāng)工件加工中，每一工步完成后，刀具自動恢復(fù)到安全位置時，攝像頭按預(yù)先設(shè)定的圖片進(jìn)行捕，同時圓形轉(zhuǎn)動軌道和左右擺動桿，和前后伸縮桿同時移動，找到最佳拍攝位置，進(jìn)行拍攝； 步驟6，將拍攝圖片數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡然后傳到數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)處理中心每秒傳入幀數(shù)，按時間順序進(jìn)行圖片排列。
【文檔編號】B23Q17/09GK105945651SQ201610456878
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】吳雪峰, 陳建鋒
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)