基于声发射技术的超精密切削状态监测试验研究*

许钟尤,张 挺

(1.广西安全工程职业技术学院 机械与电气工程系,广西 南宁 530023;2.北部湾大学 机械与船舶海洋工程学院,广西 钦州 535011)

0 引 言

近年来,超精密加工技术变得越来越重要。超精密切削方法主要使用单晶金刚石刀具,能够相对容易地制造出所需的精加工表面[1-3]。然而,为了达到所需的精度水平,还需确定切削刃的位置,并验证刀具的轮廓形状和磨损状况[4,5]。

在接触式测量中,如果刀刃很锋利,则很容易崩刃。因此,在确定刀刃位置时,所有测量都使用非接触式设备[6],如电荷耦合器件(charge-coupled device, CCD)相机。然而,由于切削刃和工件之间的间隙只能用肉眼来确认,它的确定十分依赖于资深技术人员的经验和技能。为了消除这种依赖,BO W等人[7]尝试使用光学技术来确定切削刃位置。然而,虽然此类方法可以获得高精度的结果,但无法适用于精密加工以外的领域,限制了其实际推广应用。另一方面,在切削状态识别过程中,传统方法通常使用切削力测力计进行测量。然而,这些仪器很容易受到诸如热量等因素的影响。

近期,张学忱等人[8]提出了一种基于声发射(AE)信号[9,10]的钻削刀具磨损状态监测试验方法,解决了钻削加工时难以直接观察刀具磨损状态的问题;但是该方法仅分析了AE均方根值与能量的变化,识别内容较为单一。何志坚[11]的研究结果表明,在高速端铣削过程中,利用与工件接触时产生的AE信号可以检测切削刃的状态;但是其试验装置较为复杂,且没有对接触检测的适用范围进行具体分析。……