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    重庆时时彩前二组选: 一种超声刀具检测方法.pdf

    关 键 词:
    一种 超声 刀具 检测 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611110894.5

    申请日:

    2016.12.06

    公开号:

    CN106770674A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 29/12申请日:20161206|||公开
    IPC分类号: G01N29/12; G01N27/00 主分类号: G01N29/12
    申请人: 大连理工大学
    发明人: 董志刚; 康仁科; 张迅; 王毅丹; 朱祥龙; 周平; 贾振元
    地址: 116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
    优先权:
    专利代理机构: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 赵淑梅;李洪福
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611110894.5

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种超声刀具检测方法,具有如下步骤:初检:频率振幅检测和电位降法检测,超声刀具在上述两种检测方案均未通过初检,则重新进行上述两种检测,若仍未通过上述两种检测方案,则判定该超声刀具不合格;复检:自由模态检测和压力模态检测。本发明利用超声刀具表面的微裂纹的几何形态和裂纹方向的不同,导致裂纹对不同的超声振动模态有不同的敏感程度,再配合电位降法和频率振幅测试法进行检测,可以提高不合格超声刀具的检出率与检测速率。

    权利要求书

    1.一种超声刀具检测方法,其特征在于具有如下步骤:
    初检:
    频率振幅检测:使超声刀具处于谐振状态,收集超声刀具某一处位置的谐振频率和振
    幅;以同样的方式收集超声刀具其他位置的谐振频率和振幅;收集到的谐振频率和振幅均
    在正常范围内波动,则判定该超声刀具通过初检;
    电位降法检测:检测头与超声刀具接触,之后使超声刀具处于谐振状态,用电位降法检
    测检测头与超声刀具的接触点与超声刀具上非所述接触点处之间的电压及电流;改变检测
    头与超声刀具的接触点位置,以同样的方式检测新的接触点与超声刀具上非所述新的接触
    点处之间的电压及电流;检测到的电压及电流均在正常范围内波动,则判定该超声刀具通
    过初检;
    超声刀具在上述两种检测方案均未通过初检,则重新进行上述两种检测,若仍未通过
    上述两种检测方案,则判定该超声刀具不合格;
    复检:
    自由模态检测:通过初检的超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找超声
    刀具在15KHz~40KHz的频率范围内的各个谐振模态,
    在每个谐振模态下,超过正常工作振幅20%的情况下,振动后均未发生断裂,则判定该
    超声刀具通过自由模态检测,
    发生断裂,则判定该超声刀具不合格;
    压力模态检测:检测头对通过自由模态检测的超声刀具施加超过正常工作压力20%的
    压力的情况下,超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找超声刀具在15KHz~
    40KHz的频率范围内的各个谐振模态,在每个谐振模态下振动后均未发生断裂,则检测头改
    变对通过自由模态检测的超声刀具施加压应力的接触点,以同样的方式检测,若未发生断
    裂的情况,则判定该超声刀具通过复检;
    在压力模态检测的过程中,检测头始终与通过自由模态检测的超声刀具保持接触。
    2.根据权利要求1所述的一种超声刀具检测方法,其特征在于:超声刀具的振动通过与
    其连接的超声变幅杆实现,并通过超声电源驱动超声变幅杆改变超声刀具的频率和振幅。
    3.根据权利要求2所述的一种超声刀具检测方法,其特征在于:超声电源自动寻找谐振
    频率,并反复调节超声电源输出功率和频率,使超声刀具达到谐振。
    4.根据权利要求1所述的一种超声刀具检测方法,其特征在于:压力模态检测中所述压
    应力的大小和方向为时间的函数或常量。
    5.根据权利要求1所述的一种超声刀具检测方法,其特征在于:频率振幅检测中谐振频
    率和振幅通过激光位移传感器收集。

    说明书

    一种超声刀具检测方法

    技术领域

    本发明涉及检测领域,具体地说是一种超声刀具检测方法。

    背景技术

    超声辅助切削加工技术在国民经济生产生活中的应用日益广泛。与传统加工不
    同,超声辅助切削加工中刀具在做切削运动、承受切削力的同时,还在超声振动系统的驱动
    下做高频拉伸/压缩、扭转、摆动等不同形式的振动。高频振动对刀具品质、特别是刀具表面
    完整性提出了较高要求,如果刀具内部存在微裂纹,则在高频受迫振动下,裂纹扩展导致刀
    具断裂破损,容易造成被加工零件甚至机床的损坏。因此,在实际切削加工之前,对刀具性
    能进行测试,将具有缺陷的刀具检出报废是必要的。

    国内外相关专利可以分成以下几类:1.利用超声频率变化的应力作用在,被实验
    的试件上,短时间内对样件施加高频的交变应力,观测试件的断裂或者表面形貌状况来判
    断样件是否达到标准。例如在一种适用于刀具疲劳损伤的温度检测方法,通过检测超声加
    工工具在受到超声激励时发出的受激谐振波的线性系数等特征,对工具的材料和结构做出
    疲劳损伤检测。这种检测方法效率较低不适用大批量检测出厂的超声刀具。2.类似声发射
    的检测原理,通过向试件发射一定频率,相位的超声波信号。通过收集反射回来的超声波信
    号,来判断试件的裂纹,或者缺陷情况。这种实验方法同样不适用于超声刀具的检测。如果
    刀具刚开始使用时并没有裂纹等缺陷,而只是金相组织强度不够,同样会导致刀具在高频
    带有负载的情况发生断裂。那么用该方法则无法准确检测超声刀具。3.电位降法检测试件
    裂纹,该检测检测方法多用于长距离管道的裂纹检测方面,例如一种低温疲劳裂纹扩展速
    率试验装置,利用直流电位降方法检测金属材料的疲劳裂纹扩展状态。如果单纯将电位降
    法用在超声刀具的裂纹检测方面会出现较大的误差。因为刀具在不振动的情况下,裂纹不
    受力,处于闭合状态,电阻和正常状态没有太大区别。而超声刀具在受力,振动情况下会造
    成裂纹的张开和闭合,所以本专利做出改进,让其在受力,振动状态测试其电参数,提高检
    测的准确率。

    本专利采用自行设计的超声刀具检测方法,综合了频率振幅检测,电位降法检测,
    自由模态,压力模态检测的方法,通过一个完整的检测流程,提高了超声刀具质量检测准确
    率,降低了出厂超声刀具在加工过程中出现断裂失效的几率,提高了生产效率和加工安全
    性。

    发明内容

    根据上述提出的技术问题,而提供一种超声刀具检测方法。

    本发明采用的技术手段如下:

    一种超声刀具检测方法,具有如下步骤:

    初检:

    频率振幅检测:使超声刀具处于谐振状态,收集超声刀具某一处位置的谐振频率
    和振幅;以同样的方式收集超声刀具其他位置的谐振频率和振幅;收集到的谐振频率和振
    幅(指的是频率振幅检测中收集到的超声刀具某一处位置和其他位置的谐振频率和振幅)
    均在正常范围内波动,则判定该超声刀具通过初检,正常范围指的是谐振频率在超声电源
    系统上的对应的设定值的上下10%范围内波动,振幅值在激光位移传感器所设定值的上下
    5%范围内波动;

    电位降法检测:检测头与超声刀具接触,之后使超声刀具处于谐振状态,用电位降
    法检测检测头与超声刀具的接触点与超声刀具上非所述接触点处之间的电压及电流;改变
    检测头与超声刀具的接触点位置,以同样的方式检测新的接触点与超声刀具上非所述新的
    接触点处之间的电压及电流;检测到的电压及电流(接触点与超声刀具上非所述接触点处
    之间的电压及电流以及新的接触点与超声刀具上非所述新的接触点处之间的电压及电流)
    均在正常范围内波动,则判定该超声刀具通过初检,正常范围指的是电压与电流均在所检
    测设备的设定值的上下8%范围内波动;

    超声刀具在上述两种检测方案均未通过初检,则重新进行上述两种检测,若仍未
    通过上述两种检测方案,则判定该超声刀具不合格;频率振幅检测和电位降法检测之间没
    有逻辑上的前后关系,先做哪一种检测都属于本申请所要?;さ姆段?。

    复检:

    自由模态检测:通过初检的超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找
    超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内的各个谐振模态,

    在每个谐振模态下,超过正常工作振幅20%的情况下,振动后均未发生断裂,则判
    定该超声刀具通过自由模态检测,

    发生断裂,则判定该超声刀具不合格;

    压力模态检测:检测头对通过自由模态检测的超声刀具施加超过正常工作压力
    20%的压力的情况下,超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找超声刀具在
    15KHz~40KHz的频率范围内的各个谐振模态,在每个谐振模态下振动后均未发生断裂,则
    检测头改变对通过自由模态检测的超声刀具施加压应力的接触点,以同样的方式检测,若
    未发生断裂的情况,则判定该超声刀具通过复检,压力模态检测中所述的以同样的方式检
    测指的是超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找超声刀具在15KHz~40KHz的
    频率范围内的各个谐振模态,在每个谐振模态下振动;

    在压力模态检测的过程中,检测头始终与通过自由模态检测的超声刀具保持接
    触。

    超声刀具的振动通过与其连接的超声变幅杆实现,并通过超声电源驱动超声变幅
    杆改变超声刀具的频率和振幅。超声刀具的振动包括谐振,

    超声电源自动寻找谐振频率,并反复调节超声电源输出功率和频率,使超声刀具
    达到谐振。

    压力模态检测中所述压应力的大小和方向为时间的函数或常量。

    频率振幅检测中谐振频率和振幅通过激光位移传感器收集。

    本发明利用超声刀具表面的微裂纹的几何形态和裂纹方向的不同,导致裂纹对不
    同的超声振动模态有不同的敏感程度,再与电位降法和频率振幅检测法进行配合使用,可
    以提高不合格超声刀具的检出率与检测速率。

    基于上述理由本发明可在检测等领域广泛推广。

    附图说明

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

    图1是本发明的具体实施方式中一种超声刀具检测方法的流程图。

    图2是本发明的实施例1中一种超声刀具检测装置示意图。

    图3是本发明的实施例1中检测头示意图。

    图4是本发明的实施例1中电位降法检测时线路连接示意图。

    图5是本发明的实施例2和实施例3中检测头示意图。

    图6是本发明的实施例2中电位降法检测时线路连接示意图。

    图7是本发明的实施例2和实施例3中检测头的调力旋钮示意图。

    图8是本发明的实施例3中电位降法检测时线路连接示意图。

    具体实施方式

    一种超声刀具检测方法,具有如下步骤:

    初检:

    频率振幅检测:使超声刀具处于谐振状态,收集超声刀具某一处位置的谐振频率
    和振幅;以同样的方式收集超声刀具其他位置的谐振频率和振幅;收集到的谐振频率和振
    幅均在正常范围内波动,则判定该超声刀具通过初检;

    电位降法检测:检测头与超声刀具接触,之后使超声刀具处于谐振状态,用电位降
    法检测检测头与超声刀具的接触点与超声刀具上非所述接触点处之间的电压及电流;改变
    检测头与超声刀具的接触点位置,以同样的方式检测新的接触点与超声刀具上非所述新的
    接触点处之间的电压及电流;检测到的电压及电流均在正常范围内波动,则判定该超声刀
    具通过初检;

    超声刀具在上述两种检测方案均未通过初检,则重新进行上述两种检测,若仍未
    通过上述两种检测方案,则判定该超声刀具不合格;

    复检:

    自由模态检测:通过初检的超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找
    超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内的各个谐振模态,

    在每个谐振模态下,超过正常工作振幅20%的情况下,振动后均未发生断裂,则判
    定该超声刀具通过自由模态检测,

    发生断裂,则判定该超声刀具不合格;

    压力模态检测:检测头对通过自由模态检测的超声刀具施加超过正常工作压力
    20%的压力的情况下,超声刀具在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找超声刀具在
    15KHz~40KHz的频率范围内的各个谐振模态,在每个谐振模态下振动后均未发生断裂,则
    检测头改变对通过自由模态检测的超声刀具施加压应力的接触点,以同样的方式检测,若
    未发生断裂的情况,则判定该超声刀具通过复检;

    在压力模态检测的过程中,检测头始终与通过自由模态检测的超声刀具保持接
    触。

    超声刀具的振动通过与其连接的超声变幅杆实现,并通过超声电源驱动超声变幅
    杆改变超声刀具的频率和振幅。

    超声电源自动寻找谐振频率,并反复调节超声电源输出功率和频率,使超声刀具
    达到谐振。

    压力模态检测中所述压应力的大小和方向为时间的函数或常量。

    频率振幅检测中谐振频率和振幅通过激光位移传感器收集。

    实施例1

    如图1-图4所示,一种超声刀具检测装置,包括底座1、旋转套筒2、超声变幅杆3、激
    光位移传感器4和检测头5,检测头5可沿底座的横向,纵向方向移动,也可以调节固定在检
    测头5底部的螺母,来调节检测头5的高度。当调节到适当位置时,可以通过检测头5上的螺
    丝固定。当要用激光位移传感器4来收集超声刀具6的谐振频率和振幅时,将检测头5移开,
    当要进行电位降法检测时,将检测头5移动到超声刀具6部位进行检测即可。

    所述检测头5为径向检测头,径向检测头具有容纳超声刀具6的凹槽51,凹槽51与
    超声刀具6接触部分由具有大阻尼的导电材料制造,例如铜。从超声刀具6与径向检测头的
    接触点处引出(径向检测头上有导线引出孔52)导线7,以进行电位降法检测。凹槽51的末端
    具有容刃槽53,防止径向检测头与超声刀具6前部端刃在谐振过程中以及施加压应力时碰
    撞而发生崩刃。

    径向检测头施加压应力的方式为:超声刀具6沿着凹槽51向凹槽51末端滑动,从而
    使超声刀具6受到的凹槽51槽壁施加的压应力越来越大。

    激光位移传感器4可沿三个方向检测超声刀具6的谐振频率和振幅。

    超声变幅杆3位于旋转套筒2内,可通过旋转套筒2(旋转套筒2可绕水平轴线旋转)
    相对底座1旋转,从而带动超声刀具6旋转到检测位置,超声变幅杆3将超声电源产生的能量
    传递给超声刀具6,并对振幅进行放大。

    超声刀具6为尖刀形超声刀具。

    一种超声刀具检测方法,具有如下步骤:

    初检:

    频率振幅检测:将超声刀具6安装在可以沿轴线方向转动的超声变幅杆3上,启动
    超声电源,使超声刀具6处于谐振状态,用激光位移传感器4收集超声刀具6一侧刀刃的谐振
    频率和振幅,然后旋转(180°)超声变幅杆3和超声刀具6;以同样的方式收集超声刀具6另一
    侧刀刃的谐振频率和振幅;两次收集到的谐振频率和振幅均在正常范围内波动,则判定该
    超声刀具6通过初检;

    电位降法检测:将超声刀具6安装在可以沿轴线方向转动的超声变幅杆3上,检测
    头5压在超声刀具6上,启动超声电源,之后使超声刀具6处于谐振状态,用电位降法检测检
    测头5与超声刀具6的接触点(位于超声刀具6一侧刀刃上)与超声刀具6上非所述接触点处
    之间的电压及电流;旋转(180°)超声变幅杆3和超声刀具6,改变检测头5与超声刀具6的接
    触点位置,以同样的方式检测新的接触点(位于超声刀具6另一侧刀刃上)与超声刀具6上非
    所述新的接触点处之间的电压及电流;检测到的电压及电流均在正常范围内波动,则判定
    该超声刀具6通过初检;

    超声刀具6在上述两种检测方案均未通过初检,则重新进行上述两种检测,若仍未
    通过上述两种检测方案,则判定该超声刀具6不合格;

    复检:

    自由模态检测:通过初检的超声刀具6安装在超声变幅杆3上,启动超声电源,利用
    超声电源的自动扫频功能,在15KHz~40KHz的频率范围内自动扫频,进而带动超声刀具6在
    15KHz~40KHz的频率范围内振动,并寻找超声刀具6在15KHz~40KHz的频率范围内的各个
    谐振模态,

    在每个谐振模态下,超过正常工作振幅20%的情况下,振动后均未发生断裂,则判
    定该超声刀具6通过自由模态检测,

    发生断裂,则判定该超声刀具6不合格;

    压力模态检测:检测头5对通过自由模态检测的超声刀具6一侧刀刃施加超过正常
    工作压力20%的压力的情况下,开启超声电源,利用超声电源的自动扫频功能,在15KHz~
    40KHz的频率范围内自动扫频,进而带动超声刀具6在15KHz~40KHz的频率范围内振动,并
    寻找超声刀具6在15KHz~40KHz的频率范围内的各个谐振模态,同时可以改变所述压应力
    的大小和方向或维持原值不变,目的在于模拟加工状态下超声刀具6加工时的实际工作状
    态,在每个谐振模态下振动后均未发生断裂,则旋转(180°)超声变幅杆3和超声刀具6,检测
    头5改变对通过自由模态检测的超声刀具6施加压应力的接触点,以同样的方式检测,若未
    发生断裂的情况,则判定该超声刀具6通过复检;

    在压力模态检测的过程中,检测头5始终与通过自由模态检测的超声刀具6保持接
    触。

    超声刀具6的振动通过与其连接的超声变幅杆3实现,并通过超声电源驱动超声变
    幅杆3改变超声刀具6的频率和振幅。

    超声电源自动寻找谐振频率,并反复调节超声电源输出功率和频率,使超声刀具6
    达到谐振。

    压力模态检测中所述压应力的大小和方向为时间的函数。

    实施例2

    如图5-图7所示,一种超声刀具检测装置及一种超声刀具检测方法,其与实施例1
    中所公开的一种超声刀具检测装置及一种超声刀具检测方法的区别特征为:

    所述检测头5`为轴向检测头,轴向检测头的横截面呈U型,其开口处设有四个调力
    旋钮8,每两个调力旋钮8为一组并与另外两个相向设置,调力旋钮8包括依次连接的螺栓
    81、弹簧82和与超声刀具6接触的接触杆83,轴向检测头上具有所述接触杆83穿过的孔84,
    所述螺栓81通过螺栓座85与所述轴向检测头连接,

    轴向检测头与超声刀具6的刀刃部开放式接触,接触杆83与超声刀具6接触部分由
    尼龙制造。

    轴向检测头施加压应力的方式为:旋转所述螺栓81,从而使接触杆83施加到超声
    刀具6上的压应力越来越大,所述接触杆83的另一端始终保留在所述孔84内。

    实施例3

    如图5、图7和图8所示,一种超声刀具检测装置及一种超声刀具检测方法,其与实
    施例2中所公开的一种超声刀具检测装置及一种超声刀具检测方法的区别特征为:超声刀
    具6`为圆盘形超声刀具。

    以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的?;し段Р⒉痪窒抻诖?,
    任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其
    发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的?;し段е?。

    关于本文
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