申请/专利权人：清华大学深圳国际研究生院;厦门金鹭特种合金有限公司

申请日：2022-04-29

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114942200B

主分类号：G01N3/58

分类号：G01N3/58;G01N3/02;G01N3/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.09.13#实质审查的生效;2022.08.26#公开

摘要：本发明提供一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法，应用在分析平台上，所述分析平台包括：直刃刀运动机构、直刃刀夹持装置、被切材料运动机构、材料固定架、激光对刀装置、测力仪和工业摄像机，由工业摄像机记录材料过程图像，获取材料裂纹产生和完全断裂的时间点；由测力仪记录直刃刀切割材料过程中的受力；计算直刃刀的锋利度参数指标；通过激光对刀装置校正切割方向，使直刃刀正交切割被切割材料，被切材料运动机构调节材料的测试高度，本发明能够保证切割材料与工件切割角度稳定、实现准静态参数下的切割，减小测试过程对刀具的损伤，且本发明可以通过改变被切割材料的厚度，在不同刀刃尺度下进行锋利程度测试，获取加工过程中刀刃的薄弱位置信息。

主权项：1.一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法，其特征在于，应用在分析平台上，所述分析平台包括：直刃刀运动机构、直刃刀夹持装置、被切材料运动机构、材料固定架、激光对刀装置、测力仪和工业摄像机；所述直刃刀夹持装置设置在直刃刀运动机构上，所述直刃刀运动机构驱动直刃刀低速运动，所述直刃刀夹持装置在直刃刀运动机构的滑块上，所述材料固定架设置在被切材料运动机构的移动块上，所述被切材料运动机构驱动调节直刃刀与切割材料的相对高度，所述激光对刀装置固定在直刃刀运动机构中心线上方，所述测力仪安装在直刃刀运动机构滑块与直刃刀夹持装置之间，所述工业摄像机安装在被切材料运动机构端部并垂直于切割面，所述测力仪与工业摄像机信号与计算机相连接，所述被切材料运动机构、激光对刀装置、测力仪与工业摄像机独立供电；通过材料固定架装夹材料并通过材料高度调节机构调节高度，使被切割材料高度与直刃刀切割高度持平；通过激光对刀装置校准直刃刀刀刃方向；直刃刀运动机构使直刃刀匀速切割材料，其中速度范围为2-10mmmin；由工业摄像机记录材料过程图像，获取材料裂纹产生和完全断裂的时间点；由测力仪记录直刃刀切割材料过程中的受力；计算得到直刃刀的锋利度特征参数；所述直刃刀运动机构通过步进电机控制丝杆传动实现，所述测力仪安装座与丝杆的滑块固定，所述直刃刀夹持装置与测力仪安装座通过导柱连接，所述直刃刀与直刃刀夹持装置手动调节连接；所述被切材料运动机构通过步进电机控制杆传动实现，所述材料固定架两侧与控制杆的移动块通过螺栓固定，所述被切割材料沿被切材料运动机构中心线对称放置于材料固定架上，材料压片放置在被切割材料上，通过螺栓与材料固定架固定连接；所述计算得到直刃刀的锋利度，具体包括：根据裂纹产生时间点和材料断裂时间点以及直刃刀速度计算裂纹时和断裂时的切割深度；基于直刃刀切割材料过程的受力以及裂纹产生时和断裂时的切割深度，计算产生裂纹所需要的功和断裂功；根据裂纹时和断裂时的切割深度以及产生裂纹需要的功和断裂功，计算直刃刀剑锋利度；所述基于直刃刀切割材料过程的受力以及裂纹产生时和完全断裂时的切割深度，计算产生裂纹所需要的功和断裂功；基于直刃刀切割材料过程随时间变化的受力以及裂纹时和断裂时的切割深度，计算产生裂纹需要的功和断裂功，具体为： 其中，d1为裂纹产生时的切割深度，d2为断裂时的切割深度，F为直刃刀切割材料过程随时间变化的受力，W1为产生裂纹需要的功，W2为断裂功；根据产生裂纹时和断裂时的切割深度以及产生裂纹需要的功和断裂功，计算直刃刀锋利度，具体为： S＝Index1*Index2其中，Index1表示基于裂纹的表征锋利度的无量纲参数，Index1表示基于断裂的表征锋利度的无量纲参数，t为被切割工件的厚度，K为被切割材料的断裂韧性，S为直刃刀锋利度。

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