基于切削区域分析的金刚石刀具圆弧轮廓质量检测与评价
发布时间：2021-08-30 23:00
超精密切削加工技术是国民生活水平提高和国防建设的关键技术。除了超精密的机床和稳定的加工环境,超精密的金刚石刀具也是超精密切削加工不可或缺的重要条件。随着超精密切削技术的发展,刀具因素对加工质量的影响愈发重要,是影响超精密切削加工技术水平的重要因素之一。检测与评价金刚石刀具刀尖圆弧轮廓质量,不仅可以为刀具的挑选与使用提供依据、监控刀具的磨损状况,还可以指导刀具刃磨工艺、提升刀具制造水平,对提高超精密加工表面质量,发展超精密切削加工技术具有重要意义,可为民用高端元器件制造、国防工业、前沿科学研究等领域提供强有力的支撑。随着检测设备与检测手段的发展,刀尖圆弧轮廓的测量精度逐步提高,目前已可满足纳米量级的测量精度。在各种可用于刀尖圆弧轮廓测量的设备中,原子力显微镜（AFM）的测量精度最高,能够满足超精密金刚石刀具刀尖圆弧轮廓质量评价的需求。AFM一般只能测量圆弧轮廓的微小区域,虽然可通过回转轴系扩展其量程,但受硬件条件的限制,其采样间隔大,横向测量分辨率较差。圆弧波纹度是评价刀尖圆弧质量的重要指标,其数值一般为百纳米甚至百纳米以下。滤波是波纹度评价的重要环节,但超精密金刚石刀具百纳米量级的波纹...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２刀尖圆弧圆度目测图Ａ??
?基于切削区域分析的金刚石刀具圆弧轮廓质量检测与评价???（２）光学测量法??英国康图、日本大阪金刚石等刀具生产厂商利用光学显微系统观测刀尖圆弧轮??廓，采用光学镜头获取刀具前刀面正投影图像，再通过数字图像处理的方式得到刀尖??圆弧轮廓数据，如图１．３所示??Ａ?Ｉ??Ｉ?Ｗａｖｉｎｅｓｓ?±??，腦?｜?Ａｖｅｒａｇｅ?Ｒ?ｍｒｎ??图１．３光学显微测量的刀尖圆弧轮廓＾??光学显微测量属于非接触测量，测量范围较大，通过调整光学显微系统的放大倍??数，单次测量即可获得完整的刀尖圆弧轮廓图像，测量效率高，但受光的衍射效应的??限制，光学成像系统的极限分辨率约为２／５波长，而可见光平均波长约为５５０ｎｍ，所以??光学成像系统的分辨率约为２００ｎｍ，无法满足超精密刀尖圆弧轮廓纳米量级测量精度??的需求。??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??ｐａｓｓｅｄ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ｔｏｏｌ?ｃｕｔｔｉｎｇ?ｅｄｇｅ??（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ＰＤ）?＼??Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ??ｄｉａｍｏｎｄ?ｔｏｏｌ??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??Ｏｂｊｃｃｔｉｖｃ?ｌｅｎｓ??Ｌａｓｅｒ?ｄｉｏｄｅ??，ｘ／ｗ??图１．４聚焦光斑扫描刀尖圆弧轮麻ｌ｜４ｌ??日本东北大学的Ｓ．Ｈ．Ｊａｎｇ等人提出并实现了一种刀尖圆弧轮廓高速无损测量方??法，如图１．４所示：采用聚焦激光光斑对刀尖圆弧轮廓进行扫描，实时监测光电：极管??受光量的变化从而得到刀具刀尖圆弧轮廓，为提髙系统的稳定性，在测愔系统屮应ｍ??３??
?基于切削区域分析的金刚石刀具圆弧轮廓质量检测与评价???（２）光学测量法??英国康图、日本大阪金刚石等刀具生产厂商利用光学显微系统观测刀尖圆弧轮??廓，采用光学镜头获取刀具前刀面正投影图像，再通过数字图像处理的方式得到刀尖??圆弧轮廓数据，如图１．３所示??Ａ?Ｉ??Ｉ?Ｗａｖｉｎｅｓｓ?±??，腦?｜?Ａｖｅｒａｇｅ?Ｒ?ｍｒｎ??图１．３光学显微测量的刀尖圆弧轮廓＾??光学显微测量属于非接触测量，测量范围较大，通过调整光学显微系统的放大倍??数，单次测量即可获得完整的刀尖圆弧轮廓图像，测量效率高，但受光的衍射效应的??限制，光学成像系统的极限分辨率约为２／５波长，而可见光平均波长约为５５０ｎｍ，所以??光学成像系统的分辨率约为２００ｎｍ，无法满足超精密刀尖圆弧轮廓纳米量级测量精度??的需求。??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??ｐａｓｓｅｄ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ｔｏｏｌ?ｃｕｔｔｉｎｇ?ｅｄｇｅ??（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ＰＤ）?＼??Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ??ｄｉａｍｏｎｄ?ｔｏｏｌ??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??Ｏｂｊｃｃｔｉｖｃ?ｌｅｎｓ??Ｌａｓｅｒ?ｄｉｏｄｅ??，ｘ／ｗ??图１．４聚焦光斑扫描刀尖圆弧轮麻ｌ｜４ｌ??日本东北大学的Ｓ．Ｈ．Ｊａｎｇ等人提出并实现了一种刀尖圆弧轮廓高速无损测量方??法，如图１．４所示：采用聚焦激光光斑对刀尖圆弧轮廓进行扫描，实时监测光电：极管??受光量的变化从而得到刀具刀尖圆弧轮廓，为提髙系统的稳定性，在测愔系统屮应ｍ??３??
本文编号：3373668
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２刀尖圆弧圆度目测图Ａ??
?基于切削区域分析的金刚石刀具圆弧轮廓质量检测与评价???（２）光学测量法??英国康图、日本大阪金刚石等刀具生产厂商利用光学显微系统观测刀尖圆弧轮??廓，采用光学镜头获取刀具前刀面正投影图像，再通过数字图像处理的方式得到刀尖??圆弧轮廓数据，如图１．３所示??Ａ?Ｉ??Ｉ?Ｗａｖｉｎｅｓｓ?±??，腦?｜?Ａｖｅｒａｇｅ?Ｒ?ｍｒｎ??图１．３光学显微测量的刀尖圆弧轮廓＾??光学显微测量属于非接触测量，测量范围较大，通过调整光学显微系统的放大倍??数，单次测量即可获得完整的刀尖圆弧轮廓图像，测量效率高，但受光的衍射效应的??限制，光学成像系统的极限分辨率约为２／５波长，而可见光平均波长约为５５０ｎｍ，所以??光学成像系统的分辨率约为２００ｎｍ，无法满足超精密刀尖圆弧轮廓纳米量级测量精度??的需求。??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??ｐａｓｓｅｄ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ｔｏｏｌ?ｃｕｔｔｉｎｇ?ｅｄｇｅ??（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ＰＤ）?＼??Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ??ｄｉａｍｏｎｄ?ｔｏｏｌ??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??Ｏｂｊｃｃｔｉｖｃ?ｌｅｎｓ??Ｌａｓｅｒ?ｄｉｏｄｅ??，ｘ／ｗ??图１．４聚焦光斑扫描刀尖圆弧轮麻ｌ｜４ｌ??日本东北大学的Ｓ．Ｈ．Ｊａｎｇ等人提出并实现了一种刀尖圆弧轮廓高速无损测量方??法，如图１．４所示：采用聚焦激光光斑对刀尖圆弧轮廓进行扫描，实时监测光电：极管??受光量的变化从而得到刀具刀尖圆弧轮廓，为提髙系统的稳定性，在测愔系统屮应ｍ??３??
?基于切削区域分析的金刚石刀具圆弧轮廓质量检测与评价???（２）光学测量法??英国康图、日本大阪金刚石等刀具生产厂商利用光学显微系统观测刀尖圆弧轮??廓，采用光学镜头获取刀具前刀面正投影图像，再通过数字图像处理的方式得到刀尖??圆弧轮廓数据，如图１．３所示??Ａ?Ｉ??Ｉ?Ｗａｖｉｎｅｓｓ?±??，腦?｜?Ａｖｅｒａｇｅ?Ｒ?ｍｒｎ??图１．３光学显微测量的刀尖圆弧轮廓＾??光学显微测量属于非接触测量，测量范围较大，通过调整光学显微系统的放大倍??数，单次测量即可获得完整的刀尖圆弧轮廓图像，测量效率高，但受光的衍射效应的??限制，光学成像系统的极限分辨率约为２／５波长，而可见光平均波长约为５５０ｎｍ，所以??光学成像系统的分辨率约为２００ｎｍ，无法满足超精密刀尖圆弧轮廓纳米量级测量精度??的需求。??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??ｐａｓｓｅｄ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ｔｏｏｌ?ｃｕｔｔｉｎｇ?ｅｄｇｅ??（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ＰＤ）?＼??Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ??ｄｉａｍｏｎｄ?ｔｏｏｌ??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??Ｏｂｊｃｃｔｉｖｃ?ｌｅｎｓ??Ｌａｓｅｒ?ｄｉｏｄｅ??，ｘ／ｗ??图１．４聚焦光斑扫描刀尖圆弧轮麻ｌ｜４ｌ??日本东北大学的Ｓ．Ｈ．Ｊａｎｇ等人提出并实现了一种刀尖圆弧轮廓高速无损测量方??法，如图１．４所示：采用聚焦激光光斑对刀尖圆弧轮廓进行扫描，实时监测光电：极管??受光量的变化从而得到刀具刀尖圆弧轮廓，为提髙系统的稳定性，在测愔系统屮应ｍ??３??
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