超精密加工刀具磨损评估有望装上“透视眼”

超精密飞刀铣削是一种高精度多轴联动铣削技术，广泛应用于加工具有亚微米级尺寸精度和纳米级表面粗糙度的非旋转对称微纳结构表面。然而，加工过程中出现的刀具磨损将导致加工表面质量下降，影响切削加工效率。日前，记者从深圳大学获悉，该大学机电与控制工程学院副研究员张国庆发现，超精密飞刀铣削中切屑形貌与刀具磨损特征之间有着某种对应关系，基于这种关系，可提出一种刀具磨损及加工表面形貌的在线辨识新方法。

张国庆通过实验揭示了超精密飞刀铣削过程中金刚石刀具的磨损特征以及刀具磨损特征引起的切屑及加工表面形貌变化；通过理论分析研究了超精密飞刀铣削的基本切削机理、切屑成形机理并构建切屑形貌的几何模型。

“随后，通过研究实现了刀具微崩刃磨损及工件表面形貌的在线辨识与三维重建；实现了刀具稳态磨损及工件表面质量的在线评估。”张国庆说，最后，分析研究加工参数、测量误差、材料特性等对刀具磨损及工件表面形貌三维重建形貌的影响规律，并提出精度改善策略，提高刀具磨损以及工件表面形貌特征的辨识精度；搭建了超精密飞刀铣削刀具磨损及工件表面形貌特征的在线辨识系统。

张国庆说，相较于传统刀具磨损在线辨识方法，该方法可实现超精密飞刀铣削过程中刀具磨损形态的在线精确辨识及加工表面的在线表征。相关研究有助于更深入地了解超精密飞刀铣削中切屑形成机理，优化切削加工策略、降低刀具磨损、提高刀具寿命，保证加工表面质量和降低时间消耗从而提高生产效率。