第5期 2017年5月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)05010304
D0I:10. 13462/j. cenki. mmtamt.2017. 05. 027
基于不等高度数据采集的刀具磨损三维检测
高飞，周兆锋
（盐城工学院机械工程学院，江苏盐城
224051)
No.5 May2017
摘要：由于刀具磨损对切削过程以及表面加工质量有着重要的影响，因此刀具磨损程度的检测对于提高零件的表面加工质量有重要的意义。文章提供了一种新的刀具磨损检测方法，该方法主要基于在不同高度对磨损区城拍照所得的图像，并对磨损区城进行相应的三维重构，最终能得到刀具磨损区域的三维形貌图，其不仅能使得刀具的磨损区域得到重现，而且能对磨损的体积进行较为精确的测量。将该技术对实际加工中不同切削条件下的刀具的度损进行检测，最终得到了不同切削条件下
的刀具的磨损，结采表明该方法对于刀具磨损的检测不仅方使，而且精度较高。关键词：磨损：刀具寿命：三维重建；切削条件
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
The Three-Dimensional Detection of the Tool Wear Based on the Dates Obtained on Different Levels
GAO Fei,ZHOU Zhao-feng
(School of Mechanical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng Jiangsu 2240451, China) Abstract : With respect to the tool wear has a significant effect to the cutting procedures and the properties of the machined surfaces, so it is very important to monitor the tool wear extent in the cutting process. This pa-per provides a new technique for tool wear detection, which is based on the images taken from different lay-ers, and the three-dimensional shape of the tool wear area is represented based on the corresponding three-di-mensional reconstruction. This technique is applied to detect the tool area under different coolant conditions and different cutting parameters in this paper, the results indicated that the technique can detect the tool wear extent accurately and concretely, the comparison between the wear rates under different cutting conditions showed that the coolant could prolong the tool life due to the decrease of cutting temperature, as for dry cut-
ting , high speed could be used to prolong the tool life and reduce the cost of the production. Key words: wear; tool life; three-dimensional reconstruction; cutting condition
0引言
近年来，由于柔性制造单元（FEC-flexiblemanu-facturing cells），柔性制造系统（FMS-flexiblemanufac-turing systems）以及计算机集成制造系统（CIMS-Com-puter IntegratedManufacturingSystem）技术的迅速发展，对于在自动化加工过程的检测方面的研究近年来得到了越来越多的关注，特别是对于加工过程中刀具磨损状态的检测12]。在自动化程度较高的场合，刀具磨损的在线检测对于保证加工过程的顺利进行显得尤其重要。在过去的几十年中，对于刀具磨损检测有大量的研究，目前已有的检测方法较多，由于刀具的多样性以及切削条件的多样性，使得绝大部分的在线检测方法都只能在特定的工作环境下顺利检测，能广泛运用于多种条件下的检测技术较少[34]
刀具的磨损对于切前力，切削温度，以及表面加工收稿日期：20160908；修回日期：20161027
质量，包括表面粗糙度和表面残余应力都会产生较为重要的影响[5-11]，因此对于刀具磨损的检测在现代制造领域显得非常重要。根据已有的研究，目前的检测技术主要分为间接检测法和直接检测法。间接检测法主要依据与刀具磨损相关的变量进行相应的研究，如切削力，切削温度，声发射等诸如此类的信息，该方法的自动化程度较高，但是其缺点很明显，这些相应的信息与刀具的磨损程度并没有很严格的对应关系【]因此其检测精度在要求较高的场合往往不尽人意。而直接法是通过对刀具磨损区域进行图像采集，通过对采集到的图像进行相应的分析，最终得到刀具磨损的相关信息，该方法在精度上占有一定的优势13]，不过在自动化程度上与间接法相比存在一定差距，目前大部分都是对磨损区域进行二维分析，对于磨损区域的三维的分析目前还鲜有研究，
*基金项目：江苏省科技厅科技支撑计划项目（BY2015057-11）；江苏省科技厅科技支撑计划项目（BY201606534）
作者筒介：高飞（1982—），男，江苏丰县人，盐城工学院讲师，硕士，研究方向为快建成型制造技术及材料、机械工程材料、CAD/CAM等，（E-mail）
gaofei@ ycit. cn
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