基于视觉的钛合金铣削刀具磨损及加工表面粗糙度研究
钛合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性，在国防工业和民用航空领域得到了广泛的应用，特别是在航空航天发动机的应用上极为广泛。同时，钛合金的优良特性也使其成为了典型的难加工材料。钛合金在加工过程中，容易产生严重的刀具磨损，从而影响加工表面质量及加工效率，甚至会引起较高的废品率。本文为提高钛合金叶片加工过程中刀具磨损及工件表面粗糙度测量的便利性，开展基于视觉的便携式测量技术研究，为钛合金叶片加工提供方便可行的过程监测方法。所完成的主要研究内容及取得的成果如下： （1）开展了刀具磨损便携式在位检测技术研究。对比分析了现阶段刀具磨损检测技术及优缺点，结合加工现场的要求，提出了一种便携式刀具磨损在位检测方法。该方法通过将微型显微镜夹持于手机摄像头上，可对刀具磨损图像进行拍摄。然后将磨损图像传入计算机中，通过图像处理与数据分析，便可获得刀具磨损量。通过误差分析，验证了该方法的有效性。由于测量时不用卸下刀具，所以该方法显著缩短了刀具磨损的检测时间，并且与常规离线测量方法相比，无需重新对刀。 （2）采用视觉检测方法，研究了铣削参数对刀具磨损的影响规律。设计了钛合金TC4的正交铣削实验，结合钛合金叶片实际加工需求，系统研究了铣削速度、每齿进给量和铣削宽度对硬质合金刀具耐用度的影响规律。研究发现，刀具在使用初期和后期的磨损比较严重，中期时比较平稳；获得了铣削参数对刀具磨损的影响规律。在实验数据的基础上，建立了刀具耐用度的经验预报模型。 （3）研究了钛合金加工表面粗糙度Ra及其与图像特征间的关系。首先，采用触针式粗糙度仪对已加工表面粗糙度进行了测量分析，通过单因素实验，获得了冷却条件、铣削参数等对表面粗糙度的影响趋势。在此基础上，应用所提出的视觉测量方法，对加工试件的表面图像特征开展了研究，分析了直方图标准差与粗糙度之间的关系。研究表明，两者之间具有良好的相关性，所提出的视觉方法可用于实际加工过程中工件表面粗糙度的监测。
钛合金;铣削加工;刀具磨损;表面粗糙度
南京航空航天大学
硕士
机械制造及其自动化
左敦稳
2017
中文
V261.23
73
2018-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）