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孔加工是机械加工中用得最多的工序之一。钻头是用量最大,品种繁多的一种刀具。钻头测量是在钻头设计、制造、重磨以至使用中不可缺少的设备。大连轻工业学院先进制造中心近年开发了两种刀具几何测量仪:(1)非接触式刀具几何参数测量仪;适用于日常工作中的二维测量,可以推广应用于已知曲面方程的后刀面的钻头的测量。(2)刀具几何形面激光精密测量仪;适用于精度要求较高的三维测量,也就是说,可以适应所有钻头几何参数测量。
测量数据的处理,特别是对于几何形状复杂的钻头而言,是一个决定测试结果可靠度的重要环节。例如我们的简易测量仪一般可以保证10微米级的精度,精密测量仪可以达到微米级。这就要求数据处理高于相应精度的一个数量级。在某些场合这并不是轻而易举的事。测量只能提供离散数据,经常需要借助于插值或搜索算法来得到想要的结果。尽管计算机的机器精度可以达到12位小数,计算精度一般情况可以保证4位小数。在复杂的几何形状或特殊要求条件下,甚至3位小数都可能有困难。因此,随测量精度提高,必须选定或设计相应的算法,并且通过实测检验。
本文先简单介绍我们所开发的激光测量仪。因为,下面所要阐述的测量数据算法及其实例,都是针对该测量仪而言的。文章重点是介绍钻头几何测量中所经常遇到的数值计算问题:后刀面计算,前刀面计算,前、后刀面交线,以及以交线计算为前提的钻尖性能参数计算。前后刀面交线是钻尖的切削刃,它是决定钻尖切削性能的主要部位。但以往的文献中很少有这方面的计算,通常假定为一段直线。近期发表过一种精度很低的简易算法。
交线计算是几何中一个繁难的热门课题,已有的文献,汗牛充栋。本文没有采用文献中常用方法,而是根据钻尖结构特点,提出更为直接简明的方法。计算刀刃性能角度所必须的数值求导,也是针对问题特点,采取相应计算步骤。计算结果表明本文采用的数值搜索计算交线的方法是简易可行的,但由于实验条件所限,该方法的误差源的分析有待进一步完善。