球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种含球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置及检测方法。随着机械制造技术不断进步，模具加工中工件的加工精度与工件的复杂程度日益增大，因此有必要在铣削过程中刀具磨损的实时状态并刀具达到寿命极限的实时状态，提高表面成形质量。本发明其组成包括：圆形转动轨道（1），所述的圆形转动轨道分别连接机架（2）、左右摆动杆（3），所述的机架连接主轴（4），所述的主轴连接铣刀（5），所述的左右摆动杆连接前后电液伸缩杆（7），所述的前后电液伸缩杆连接摄像机（6），所述的圆形转动轨道连接数据采集卡（10），所述的数据采集卡连接计算机（9）。本发明用于精密铣削过程中的刀具磨损在线检测。
【专利说明】
球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置及检测方法
[0001 ] 技术领域:
本发明涉及精密铣削过程中的刀具磨损在线检测装置及检测方法，具体涉及一种使用模具加工中球头铣刀精密铣削过程中的刀具磨损在线检测方法，特别是利用图像拼接技术提供一种铣床铣削过程中刀具切削磨损的变化并实时记录并分析铣刀的刀具磨损，能够提供一种能记录分析从加工开始到刀具达到寿命极限时的加工过程中的刀具实时在线检测方法。。
[0002]【背景技术】:
随着机械制造技术不断进步，模具加工中工件的加工精度与工件的复杂程度日益增大。对于模具加工中模具腔存在大量槽、圆角、倒角边、凸凹等复杂结构，制造与加工工艺要求不同，且在冲压过程中易出现磨损严重、拉毛拉裂等问题而使模具无法使用。精密铣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台CNC机床和利用同一把刀具完成。用球头铣刀加工过程中，刀具磨损受刀具轴线倾角的影响较大。当刀轴与加工表面不垂直时，铣刀转速所在平面与进给方向不平行或重合时，铣刀在加工过程的受力不均匀，会引起刀具磨损加剧。在铣削加工过程中，铣刀刀具磨损不但影响着工件的表面成形质量，也影响着刀具的使用寿命，因此有必要对球头铣削铣刀的刀具磨损进行测试研究，以研究在铣削过程中刀具磨损的实时状态并刀具达到寿命极限的实时状态，提高表面成形质量。
【发明内容】
:
本发明目的是提供一种球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置及检测方法上述的目的通过以下技术方案实现:
一种球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，其组成包括:圆形转动轨道，所述的圆形转动轨道分别连接机架、左右摆动杆，所述的机架连接主轴，所述的主轴连接铣刀，所述的左右摆动杆连接前后电液伸缩杆，所述的前后电液伸缩杆连接摄像机，所述的圆形转动轨道连接数据采集卡，所述的数据采集卡连接数据处理软件及其计算机显示设备。
[0003]所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，所述的铣刀下方放置有工件，所述的工件连接夹具，所述的夹具固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上。
[0004]所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，所述的摄像机是激光摄像头。
[0005]所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，所述的圆形转动轨道安装在铣床顶盖上
一种权利要求1-4之一所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置的检测方法，该包括如下步骤:
步骤I，在设定目标自动捕捉刀头检测感兴趣区域内疑似刀头磨损目标步骤，按照激光头捕捉器。按c++编辑程序生成识别信息，激光头自动捕捉刀头检测感兴趣区域内疑似刀具磨损区域； 步骤2，利用专业摄像机拍摄球头铣刀加工过程中的帧数，利用数据采集卡采集数据。所述的利用在加工过程中数据采集器采集数据，把每秒采集的帧数传到数据处理软件中处理，在计算机上显示出刀具磨损的图片，并检测出刀具磨损的数据；
步骤3，高速摄像机拍摄图经过数据处理和遗传算法以后，利用图像拼接技术，按照拍摄帧数的时间顺序，是图片进行拼接；
步骤4，球头铣刀完成每个工步完成时，激光头捕捉识别刀具加工区域:计算球头刀具的切削部分和非切削部分，提取所述的感兴趣区域;提取所述刀具的切削部分;及根据所述刀具的几何轮廓特征实现所述对刀具加工区域的识别；
步骤5，当工件加工中，每一工步完成后，刀具自动恢复到安全位置时，摄像头按预先设定的图片进行捕，同时圆形转动轨道和左右摆动杆，和前后伸缩杆同时移动，找到最佳拍摄位置，进行拍摄；
步骤6，将拍摄图片数据数据传到数据采集卡，数据采集卡然后传到数据处理中，数据处理中心每秒传入帧数，运用plc，按时间顺序进行图片排列。
[0006]本发明的有益效果是:
本发明实现精确的球头刀具各个部分分割;实现精确的刀具磨损区域分割的步骤通过使用基于区域统计特性的数据水平集分割方法。所述计刀具磨损区域分割的步骤通过使用正交试验优化实现。
[0007]本发明所述待加工工件固定块上，所述的固定块安装在底座上，所述的底座的上表面与水平方向成设定为零度，所述的底座与高速数控铣削加工中心的工件台进行固定，专业级摄像机安装在高速铣削加工中心主轴进给方向前方和后方;专业级摄像机与数据采集卡连接，所述数据采集卡与用以记录高速铣削过程专业摄像机记录的图像
本发明所述根据在计算机上显示的刀具磨损状态，来进行分析刀具分析研究，探析刀具磨损最佳刀具切削时间。
[0008]本发明提供一种使用模具加工中球头铣刀精密铣削过程中刀具的磨损状况在线检测特别是记录分析从刀具从开始使用到刀具极限寿命的全过程实时在线检测方法。
[0009]本发明专利的有益效果在于，能铣床铣削过程中不用停机来记录观察刀具磨损的情况。而是利用带有激光自动捕捉专业级摄像机记录并分析球头精密铣削在铣削过程通过记录切削过程中刀具表面变化来判断刀具的磨损。
[0010]本发明的摄像机是高速连续拍摄的摄像机。
[0011]【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图。
[0012]附图2是本发明的结构示意图的主视图。
[0013]附图3是本发明的结构示意图的A-A俯视图。
[0014]附图4是本发明的工艺流程图。
附图5是本发明球头铣刀刀具磨损在不严重情况下的示意图。
附图6是本发明球头铣刀刀具磨损在严重情况下的示意图。
[0015]【具体实施方式】:
实施例1:
一种球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，其组成包括:圆形转动轨道I，所述的圆形转动轨道分别连接机架2、左右摆动杆3，所述的机架连接主轴4，所述的主轴连接铣刀5，所述的左右摆动杆连接前后电液伸缩杆7，所述的前后电液伸缩杆连接摄像机6，所述的圆形转动轨道连接数据采集卡10，所述的数据采集卡连接数据处理软件及其计算机显示设备9。
[0016]实施例2:
根据实施例1所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，所述的铣刀下方放置有工件8，所述的工件连接夹具14，所述的夹具固定在连接板13上，所述的连接板安装在固定块12上，所述的固定块安装在底座11上。
[0017]实施例3:
根据实施例1或2所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，所述的摄像机是激光摄像头。
[0018]实施例4:
根据实施例1或2所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，所述的圆形转动轨道安装在铣床顶盖15上。
[0019]实施例5:
一种权利要求1-4之一所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置的检测方法，该包括如下步骤:
步骤I，在设定目标自动捕捉刀头检测感兴趣区域内疑似刀头磨损目标步骤，按照激光头捕捉器。按c++编辑程序生成识别信息，激光头自动捕捉刀头检测感兴趣区域内疑似刀具磨损区域；
步骤2，利用专业摄像机拍摄球头铣刀加工过程中的帧数，利用数据采集卡采集数据。所述的利用在加工过程中数据采集器采集数据，把每秒采集的帧数传到数据处理软件中处理，在计算机上显示出刀具磨损的图片，并检测出刀具磨损的数据；
步骤3，高速摄像机拍摄图经过数据处理和遗传算法以后，利用图像拼接技术，按照拍摄帧数的时间顺序，是图片进行拼接；
步骤4，球头铣刀完成每个工步完成时，激光头捕捉识别刀具加工区域:计算球头刀具的切削部分和非切削部分，提取所述的感兴趣区域;提取所述刀具的切削部分;及根据所述刀具的几何轮廓特征实现所述对刀具加工区域的识别；
步骤5，当工件加工中，每一工步完成后，刀具自动恢复到安全位置时，摄像头按预先设定的图片进行捕，同时圆形转动轨道和左右摆动杆，和前后伸缩杆同时移动，找到最佳拍摄位置，进行拍摄；
步骤6，将拍摄图片数据数据传到数据采集卡，数据采集卡然后传到数据处理中，按照数据处理中心每秒传入帧数，图片时间先后顺序进行图片排列。
[0020]实施例5:
根据实施例1所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，包括高速铣削加工中心，有自动捕捉装置激光头的专业级摄像机、所述高速数控铣削加工中心包括机架、主轴和铣刀，高精度圆形转动轨道、前后电液伸缩、快速左右摆动杆、所述主轴可转动地安装在机架上，所述铣刀安装在主轴下端，待加工工件位于所述铣刀的下方，待加工工件安装在固定板上，述的固定块安装在底座上，所述的底座的上表面与水平方向成设定的零角度，所述的底座与高速数控铣削加工中心的工件台进行固定;快速左右摆动杆安装在高精度圆形转动轨道、有自动捕捉装置激光头的专业级摄像机与数据采集卡连接并安装在前后电液伸缩，快速左右摆动杆安装在前后电液伸缩杆，所述数据采集卡连接数据处理软件及其计算机设备相连。
【主权项】
1.一种球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，其组成包括:圆形转动轨道，其特征是:所述的圆形转动轨道分别连接机架、左右摆动杆，所述的机架连接主轴，所述的主轴连接铣刀，所述的左右摆动杆连接前后电液伸缩杆，所述的前后电液伸缩杆连接摄像机，所述的圆形转动轨道连接数据采集卡，所述的数据采集卡连接数据处理软件及其计算机显示设备。2.根据权利要求1所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，其特征是:所述的铣刀与封闭铣床主轴相连，并下方放置有工件，所述的工件连接夹具，所述的夹具固定在连接板上，所述的连接板安装在固定块上，所述的固定块安装在底座上。3.根据权利要求1或2所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，其特征是:所述的摄像机是激光摄像头。4.根据权利要求1或2所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置，其特征是:所述的圆形转动轨道安装在铣床顶盖上。5.—种权利要求1-4之一所述的球头铣刀精密铣削用的刀具磨损在线检测装置的检测方法，其特征是:该包括如下步骤: 步骤I，在设定目标自动捕捉刀头检测感兴趣区域内疑似刀头磨损目标步骤，按照激光头捕捉器。6.按预编辑程序生成识别图片信息，激光头自动捕捉刀头检测感兴趣区域内疑似刀具磨损区域； 步骤2，利用专业摄像机拍摄球头铣刀加工过程中的帧数，利用数据采集卡采集数据。7.所述的利用在加工过程中数据采集器采集数据，把每秒采集的图片帧数传到数据处理软件中处理，在计算机上显示出刀具磨损的图片，并检测出刀具磨损的数据； 步骤3，高速摄像机拍摄图片经过数据处理和遗传算法以后，利用图像拼接技术，按照拍摄帧数的时间顺序，是图片进行拼接； 步骤4，球头铣刀完成每个工步完成时，激光头捕捉识别刀具加工区域:计算球头刀具的切削部分和非切削部分，提取所述的感兴趣区域;提取所述刀具的切削部分；及根据所述刀具的几何轮廓特征实现所述对刀具加工区域的识别； 步骤5，当工件加工中，每一工步完成后，刀具自动恢复到安全位置时，摄像头按预先设定的图片进行捕，同时圆形转动轨道和左右摆动杆，和前后伸缩杆同时移动，找到最佳拍摄位置，进行拍摄； 步骤6，将拍摄图片数据数据传到数据采集卡，数据采集卡然后传到数据处理中，数据处理中心每秒传入帧数，按时间顺序进行图片排列。
【文档编号】B23Q17/09GK105945651SQ201610456878
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】吴雪峰, 陈建锋
【申请人】哈尔滨理工大学