基于激光超声技术的刀具检测系统实验研究.pdf

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1、毫弼：箱瓢席功部羿l--1丽蕊丽_I。基于激光超声技术的刀具检测系统实验研究单宁①刘霞②(①武警工程学院装备运输系，陕西西安710086；②西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要：针对合金刀具制造和切削过程中产生表面缺陷的无损检测问题，建立激光超声实验装置。实验结果表明。该系统能有效检测刀具表面裂纹，检测效率高，实验装置简单，经济成本低，且易于实现完全非接触式检测。关键词：激光超声技术硬质合金刀具表面裂纹检测系统中图分类号：TGll5ExperimentalStudyofToolDetectingSystemBased

2、ontheLaserUltrasoundTechnologySHANNing①LIUXia②，(~DepartmentofEquipmentandTransportation，EngineeringCollegeofCAPF，Xi’an710086，CHN；@SchoolofMechatronics，NorthwestPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，CHN)Abstract：Accordingtothenondestructivedetectingproblemthatsolidcarbi

3、detoolgeneratessurfaceflawsintheprocessofmanufacturingandcutting，theexperimentaldeviceoflaserultrasoundissetup．Theexpefi-mentalresultsshowthesystemcandetectthesurfacecrackoftooleficiency．Itsdetectingeficiencyishigh．Theexperimentaldeviceissimplyandhaslowcost．Anditisea

4、sytorealizecompletenoncontactdetecting．Keywords：LaserUltrasoundTechnology；SolidCarbideTool；SurfaceCrack；DetectingSystem随着柔性制造系统和计算机集成制造系统等自动术是通过激光激发超声信号，无需耦合剂，超声信号又化加工系统的快速发展，机械加工的自动化程度得到可通过光学方法检测，故可实现完全非接触激发和接大幅提高。为了保证机械制造自动化和生产的顺利进收，便于在高温、高压、高速旋转等恶劣环境下实现无行，需要对加工过程中

5、所出现的故障进行有效检测。损检测；激光超声的激发和检测都是在瞬间完成的，能刀具是机械加工过程中最基本的加工元素，刀具的破够实现快速实时检测；另外激光超声可用于表面几何损会导致加工过程中断、引起工件报废、增加废品率、形状复杂及受限制如焊缝根部、小直径管道等的检测，使机床损坏、降低机床使用率、增大生产成本。因此，因此，广泛应用于无损检测领域。刀具的健康检测成为整个生产过程安全、顺利进行的目前，将激光超声技术应用于刀具表面缺陷检测一个重要环节，。仍处于初始研究阶段。本文建立激光超声实验装置，硬质合金具有硬度高、耐磨性好等优点，允许切削

6、将激光超声检测技术应用于刀具表面缺陷检测。实验速度比高速钢高4～10倍，因此被制成各种合金刀具结果表明，该系统能有效检测刀具表面缺陷，检测效率并广泛应用于航空航天制造业、模具制造业、汽车制造高，结构简单，安装、操作容易，体积较小，且易于实现业及机床制造业等众多领域。合金刀具在制造和切削完全非接触检测。过程中往往会留下各种表面缺陷，为满足刀具使用的1激光超声检测原理安全性、可靠性和耐用度的高标准要求，必须对其表面缺陷进行检测¨3一j。常用的刀具表面缺陷检测方法主超声波通常是指频率高于20kHz的机械波。这要有肉眼观察、放大镜观察、

7、浸油吹砂、体视显微镜和种机械波在材料中以一定的速度和方向传播，遇到声工具显微镜等，但是这些方法自动化程度低，对刀阻抗不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)具表面粗糙度要求高，且容易产生漏检。激光超声技就会产生反射。根据声波在不同界面的反射现象即可·14·ul平I毫弼：麓飘席动箍郛译进行超声波探伤。目前，常用的超声波探伤方法主要保存数据。有脉冲反射法、穿透法和共振法等J。本文实验系统如图2所示合金刀具，直径规格为@25mm，分别采用脉冲反射法。当激光脉冲照射在介质表面，介质取无表面缺陷刀具和柄部带有横向裂纹刀具进行检表面局部范

8、围吸收光能产生较高温升，这部分介质由测。实验中PVDF压电薄膜和激光点源位于裂纹的同于温升会产生热膨胀运动，带动周围介质一起运动从侧。为更好地接收超声信号，PVDF压电薄膜需要通而在其内部产生超声波，然后根据超声波在介质内部过耦合剂粘贴在刀具柄部。图3为无表面缺