本發(fā)明涉及檢測領(lǐng)域，具體地說是一種超聲刀具檢測裝置。

背景技術(shù)：

超聲輔助切削加工技術(shù)在國民經(jīng)濟生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日益廣泛。與傳統(tǒng)加工不同，超聲輔助切削加工中刀具在做切削運動、承受切削力的同時，還在超聲振動系統(tǒng)的驅(qū)動下做高頻拉伸/壓縮、扭轉(zhuǎn)、擺動等不同形式的振動。高頻振動對刀具品質(zhì)、特別是刀具表面完整性提出了較高要求，如果刀具內(nèi)部存在微裂紋或是其他制造缺陷，在高頻受迫振動下，則會發(fā)生裂紋擴展導致刀具斷裂破損，容易造成被加工零件甚至機床的損壞。因此，在實際切削加工之前，對刀具性能進行測試，將具有缺陷的刀具檢出報廢是必要的。

國內(nèi)外相關(guān)專利可以分成以下幾類：1.利用超聲頻率變化的應(yīng)力作用在，被實驗的試件上，短時間內(nèi)對樣件施加高頻的交變應(yīng)力，觀測試件的斷裂或者表面形貌狀況來判斷樣件是否達到標準。例如在一種適用于刀具疲勞損傷的溫度檢測方法專利中，通過檢測超聲加工工具在受到超聲激勵時發(fā)出的受激諧振波的線性系數(shù)等特征，對工具的材料和結(jié)構(gòu)做出疲勞損傷檢測。這種檢測方法效率較低不適用大批量檢測出廠的超聲刀具。2.類似聲發(fā)射的檢測原理，通過向試件發(fā)射一定頻率，相位的超聲波信號。通過收集反射回來的超聲波信號，來判斷試件的裂紋，或者缺陷情況。如果刀具剛開始使用時并沒有裂紋等缺陷，而只是金相組織強度不夠，同樣會導致刀具在高頻帶有負載的情況發(fā)生斷裂。那么用該方法則無法準確檢測超聲刀具。3.電位降法檢測試件裂紋，該檢測檢測方法多用于長距離管道的裂紋檢測方面，例如一種低溫疲勞裂紋擴展速率試驗裝置，利用直流電位降方法檢測金屬材料的疲勞裂紋擴展狀態(tài)。如果單純將電位降法用在超聲刀具的裂紋檢測方面會出現(xiàn)較大的誤差。因為刀具在不振動的情況下，裂紋不受力，處于閉合狀態(tài)，電阻和正常狀態(tài)沒有太大區(qū)別。而超聲刀具在受力，振動情況下會造成裂紋的張開和閉合，所以本專利做出改進，讓其在受力，振動狀態(tài)測試其電參數(shù)，提高檢測的準確率。

本專利采用自行設(shè)計的超聲刀具檢測裝置，綜合了頻率振幅檢測，電位降法檢測，自由模態(tài)，壓力模態(tài)檢測的方法，通過一個完整的檢測流程，提高了超聲刀具質(zhì)量檢測準確率，降低了出廠超聲刀具在加工過程中出現(xiàn)斷裂失效的幾率，提高了生產(chǎn)效率和加工安全性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種超聲刀具檢測裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種超聲刀具檢測裝置，包括激光位移傳感器、超聲刀具檢測頭、旋轉(zhuǎn)套筒和底座，所述旋轉(zhuǎn)套筒通過旋轉(zhuǎn)軸與所述底座連接，所述旋轉(zhuǎn)套筒上設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)軸同軸的超聲變幅桿，所述超聲變幅桿的遠離所述旋轉(zhuǎn)套筒的一端設(shè)有超聲刀具夾持部，所述超聲刀具檢測頭通過位置調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)與所述超聲刀具夾持部的位置，所述調(diào)節(jié)裝置可驅(qū)動所述超聲刀具檢測頭沿橫向或縱向移動，所述調(diào)節(jié)裝置上還設(shè)有調(diào)節(jié)所述超聲刀具檢測頭高度的螺母，當調(diào)節(jié)到適當位置時，即所述超聲刀具檢測頭剛好可以以適當?shù)膲毫吭谒龀暤毒哌m當部位，可以通過螺絲將所述超聲刀具檢測頭固定。當要用所述激光位移傳感器來測量所述超聲刀具諧振頻率和振幅時，將所述超聲刀具檢測頭移開的同時所述激光位移傳感器的檢測激光恰好打在所述超聲刀具刀刃處，開啟超聲電源并利用適當?shù)某暤毒邫z測方法對被所述超聲刀具進行檢測，當要進行電流，電壓和施加壓力的模態(tài)檢測時，將所述超聲刀具檢測頭移動到所述超聲刀具部位進行檢測即可。所述激光位移傳感器可沿xyz三個方向測量所述超聲刀具諧振頻率和振幅，所述超聲變幅桿可將超聲電源產(chǎn)生的能量傳遞給所述超聲刀具，并對振幅進行放大。所述旋轉(zhuǎn)套筒可以繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，對所述超聲刀具進行多個方位檢測。

所述超聲刀具具有直刃尖刀，所述直刃尖刀的長度為L，最大寬度為W，最大厚度為T，所述直刃尖刀的開刃角度為α，

所述超聲刀具檢測頭具有楔形刀槽，所述楔形刀槽的底部設(shè)有防止所述直刃尖刀崩刃的容刃槽，所述楔形刀槽的長度為L/2，深度為W/6，所述容刃槽的長度為L/2，深度為W/12，所述楔形刀槽與所述容刃槽通過長方形孔連通，

所述長方形孔的長度為L/2，寬度為所述楔形刀槽的兩個槽壁的夾角為α，保證所述直刃尖刀的刀刃部分可以安全地插入在所述容刃槽內(nèi)，

所述超聲刀具檢測頭的材質(zhì)為尼龍，其上設(shè)有穿線孔，所述楔形刀槽與所述超聲刀具的接觸部分粘結(jié)或涂覆有石墨層，所述石墨層上連接有導線，所述導線的另一端穿過所述穿線孔與電位降法檢測裝置連接。

所述超聲刀具檢測頭的橫截面呈U型，其開口處設(shè)有四個調(diào)力旋鈕，每兩個調(diào)力旋鈕為一組并與另外兩個相向設(shè)置，所述調(diào)力旋鈕包括依次連接的螺栓、彈簧和與所述超聲刀具接觸的接觸桿，所述超聲刀具檢測頭上具有所述接觸桿穿過的孔，所述螺栓通過螺栓座與所述超聲刀具檢測頭連接。

所述超聲刀具檢測頭的橫截面呈U型，其開口處設(shè)有兩個調(diào)力旋鈕，兩個所述調(diào)力旋鈕相向設(shè)置，所述調(diào)力旋鈕包括依次連接的螺栓、彈簧和與所述超聲刀具接觸的接觸桿，所述超聲刀具檢測頭上具有所述接觸桿穿過的孔，所述螺栓通過螺栓座與所述超聲刀具檢測頭連接。

所述接觸桿與所述超聲刀具的接觸部分由尼龍制成，且與電流電壓檢測裝置電連接，所述彈簧為精密彈簧，其調(diào)整范圍為0～50N，勁度系數(shù)為2N/mm，所述螺栓的螺距為1mm，所述螺栓每正向旋轉(zhuǎn)一圈，所述彈簧被壓縮1mm，作用在所述超聲刀具上的力增加2N～4N。

本發(fā)明可以實現(xiàn)電位降法，頻率振幅檢測法，自由模態(tài)檢測法和壓力模態(tài)檢測法；利用本發(fā)明可以準確判斷出廠超聲刀具的抗疲勞能力；將不具有抗疲勞斷裂能力的出廠刀具判定為不合格刀具，將具有抗疲勞斷裂能力的刀具判定為合格刀具，并投入生產(chǎn)；可以避免不合格超聲刀具在生產(chǎn)過程中發(fā)生斷裂而導致的生產(chǎn)效率低等不良影響。

基于上述理由本發(fā)明可在超聲刀具研發(fā)和生產(chǎn)、超聲切削加工技術(shù)應(yīng)用和超聲切削加工工藝研究等行業(yè)或領(lǐng)域廣泛推廣。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明的實施例1中一種超聲刀具檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例1中超聲刀具檢測頭與超聲刀具連接示意圖。

圖3是本發(fā)明的實施例1中超聲刀具檢測頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的實施例1中超聲刀具檢測頭的側(cè)視圖。

圖5是圖4中I部放大示意圖。

圖6是本發(fā)明的實施例2中超聲刀具檢測頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明的實施例3中超聲刀具檢測頭與超聲刀具(具有直刃尖刀)連接示意圖。

圖8是本發(fā)明的實施例2和實施例3中調(diào)力旋鈕的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明的實施例3中超聲刀具檢測頭與超聲刀具(圓盤形超聲刀具)連接示意圖。

圖10是本發(fā)明的中具體實施方式中超聲刀具(具有直刃尖刀)的主視圖。

圖11是圖10的俯視圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1-5、圖10和圖11所示，一種超聲刀具檢測裝置，包括激光位移傳感器1、超聲刀具檢測頭2、旋轉(zhuǎn)套筒3和底座4，所述旋轉(zhuǎn)套筒3通過旋轉(zhuǎn)軸5與所述底座4連接，所述旋轉(zhuǎn)套筒3上設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)軸5同軸的超聲變幅桿6，所述超聲變幅桿6的遠離所述旋轉(zhuǎn)套筒3的一端設(shè)有超聲刀具夾持部，所述超聲刀具檢測頭2通過位置調(diào)節(jié)裝置7調(diào)節(jié)與所述超聲刀具夾持部的位置。

所述超聲刀具8具有直刃尖刀，所述直刃尖刀的長度為L，最大寬度為W，最大厚度為T，所述直刃尖刀的開刃角度為α，

所述超聲刀具檢測頭2具有楔形刀槽21，所述楔形刀槽21的底部設(shè)有防止所述直刃尖刀崩刃的容刃槽22，所述楔形刀槽21的長度為L/2，深度為W/6，所述容刃槽22的長度為L/2，深度為W/12，所述楔形刀槽21與所述容刃槽22通過長方形孔23連通，所述長方形孔23的長度為L/2，寬度為所述楔形刀槽21的兩個槽壁24的夾角為α，

所述超聲刀具檢測頭2的材質(zhì)為尼龍，其上設(shè)有穿線孔25，所述楔形刀槽21與所述超聲刀具8的接觸部分粘結(jié)或涂覆有石墨層，所述石墨層上連接有導線，所述導線的另一端穿過所述穿線孔25與電位降法檢測裝置連接。

實施例2

如圖6、圖8、圖10和圖11所示，一種超聲刀具檢測裝置，其與實施例1所公開的一種超聲刀具檢測裝置的區(qū)別特征在于：所述超聲刀具檢測頭2`的橫截面呈U型，其開口處設(shè)有四個調(diào)力旋鈕9，每兩個調(diào)力旋鈕9為一組并與另外兩個相向設(shè)置，所述調(diào)力旋鈕9包括依次連接的螺栓91、彈簧92和與所述超聲刀具8接觸的接觸桿93，所述超聲刀具檢測頭2`上具有所述接觸桿93穿過的孔94，所述螺栓91通過螺栓座95與所述超聲刀具檢測頭2`連接，所述接觸桿93的另一端始終保留在所述孔94內(nèi)。

所述接觸桿93與所述超聲刀具8的接觸部分由尼龍制成，且與電流電壓檢測裝置電連接，所述彈簧92為精密彈簧，其調(diào)整范圍為0～50N，勁度系數(shù)為2N/mm，所述螺栓91的螺距為1mm。

實施例3

如圖7、圖8、圖10和圖11所示，一種超聲刀具檢測裝置，其與實施例1所公開的一種超聲刀具檢測裝置的區(qū)別特征在于：

所述超聲刀具檢測頭2``的橫截面呈U型，其開口處設(shè)有兩個調(diào)力旋鈕9，兩個所述調(diào)力旋鈕9相向設(shè)置，所述調(diào)力旋鈕9包括依次連接的螺栓91、彈簧92和與所述超聲刀具8接觸的接觸桿93，所述超聲刀具檢測頭2``上具有所述接觸桿93穿過的孔94，所述螺栓91通過螺栓座95與所述超聲刀具檢測頭2``連接，所述接觸桿93的另一端始終保留在所述孔94內(nèi)。

所述接觸桿93與所述超聲刀具8的接觸部分由尼龍制成，且與電流電壓檢測裝置電連接，所述彈簧92為精密彈簧，其調(diào)整范圍為0～50N，勁度系數(shù)為2N/mm，所述螺栓91的螺距為1mm。

如圖9所示，超聲刀具8`還可以為圓盤形超聲刀具。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。