整体式立铣刀螺旋角在机测量研究

第6期

2021年6月

机械设计与制造Machinery Design & Manufacture 150整体式立铳刀螺旋角在机测量研究

赵 锐，陈思远，江 磊,马术文

(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)

摘要:为了测量立铳刀的螺旋角，基于接触式测量设计了一种在机测量方法。该方法在五轴磨床上通过测头与立铳刀 接触获取探测点的坐标，根据这些坐标值计算螺旋角。研究了在机测量系统软硬件组成。针对螺旋角的测量，建立了螺

旋线模型。通过测量路径生成算法对螺旋线数学模型进行分析确定探测点、和运动矢量，通过测量代码生成算法根据探 测点和运动矢量生成测量数控代码，通过数据处理算法对探测点坐标进行计算求得螺旋角。经过测量验证，实测螺旋角 绝对误差不超过0.218。,相对误差不超过0.8%,方差不超过0.006平方度。

关键词:接触式测量;整体式立铳刀;螺旋角;在机测量

中图分类号:TH16;TH124文献标识码:A 文章编号:1001-3997(2021)06-0150-05

Research on On-Machine Measurement of Helix Angle of Integral End Mill

ZHAO Rui, CHEN Si-yuan, JIANG Lei, MA Shu-wen

(School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Sichuan Chengdu 610031, China)

Abstract ： To measure helix angle of e nd mill, designed an on-machine measurement method based on contact measurement. The

method obtains the coordinates of t he detection point by contacting the probe with the end mill onfive-axis grinder ,and calculates

the helix angle according to the coordinate values. Researched software and hardware composition of on-machine measurement

system. A spiral model was established f or the measurement (yfthe helix angle. Analyzed spiral mathematical models by measure ­ment path generation algorithm to determine probe points and motion vectors. Generated NC code by NC code generation algo ­rithm according to probe points and motion vectors. Calculated the helix angle by the data processing algorithm according to the coordinates of t he p robe p oints. After measurement , t he absolute error of t he measured helix angle does not exceed 0.218°, the rela ­

tive error does not exceed 0.8%,anJ the variance does not exceed 0.006 square degrees.

Key Words : Contact Measurement ； Integral End Mill ； Helix Angle ； On-Machine Measurement

1引言

螺旋刃立铳刀在钛合金等难加工材料的加工中有着重要应

用,在高速加工和精密加工中也有广泛应用。立铳刀的几何参数 宜接影响铳削加工的零件精度与质量，对刀具使用寿命和切削性

能也有重要的影响。其中螺旋角的大小将直接对切削力、已加工

表面粗糙度、刀具寿命和失效形式产生影响,因此立铳刀的螺旋 角测量尤为重要。

对于刀具几何参数的测量，刘国华介绍了一种基于图像处 理的刀具几何参数测量方法叫汪迪、叶峰等人基于机器视觉设

计了一套影像检测系统并研究铳刀刃面的图像处理算法叫段能 全等把基于计算机图像处理的机器视觉技术引入到刀具参数测 量中，利用图像预处理和边缘检测等处理技术，实现了刀具几何 参数测量的自动化叫王巍、唐臣升等人提出了一种立铳刀周刃

前角测量及计算方法，实现了立铳刀周刃前角测量及其实际作用

角度计算叫田国富研究了基于讨尊机视觉检测技术的高精度刀 具测量系统叫上述研究都采用非接触式测量方法测量立铳刀几

何参数。非接触式测量方法具有非接触、速度快、易于自动化等 优点。但是由于光学系统的成像质量、CCD 相机的像素大小和图

像采集卡分辨率的限制，使测量精度与接触式测量相比存在着一

定的差距叫同时这些研究都采用离线测量的方法，这样会导致 测量效率低下。

针对上述问题，采用接触式测量的方式在数控工具磨床上 对加工完成的立铳刀的螺旋角进行测量。通过立铳刀的装夹位

置、数学模型和测量辅助参数来确定探测点的坐标，根据探测点 坐标和测头运动矢量计算测量数控代码,在获取了探测点测量坐

标后经过数据处理算法求得立铳刀的螺旋角O

来稿日期：2020-04-10

基金项目：工信部2016智能制造新模式应用项目一高速动车组关键零部件智能制造新模式应用(2016ZNZZ01-05)

作者简介:赵 锐,(1994-)，男，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向:立铳刀几何参数测量；

马术文,(1968-)，男，四川眉山人，博士研究生,副教授，主要研究方向:机械制造工艺、机械产品设计