(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210464127.3 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 清华大学深圳国际研究生院 地址 518000 广东省深圳市南 山区西丽大 学城清华园区 申请人 厦门金鹭特种合金有限公司 (72)发明人 冯峰　冯平法　乐祺中　赵昊琳　 刘金磊　姜恩来　李友生　杨培连　 林亮亮　 (74)专利代理 机构 厦门市首创君 合专利事务所 有限公司 3 5204 专利代理师 连耀忠 (51)Int.Cl. G01N 3/58(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G01N 3/06(2006.01) (54)发明名称 一种蜂窝材料超声加工直刃刀锋利度分析 方法 (57)摘要 本发明提供一种蜂窝材料超声加工直刃刀 的刀具锋利度分析方法， 应用在分析平台上， 所 述分析平台包括： 直刃刀运动机构、 直刃刀夹持 装置、 被切材料运动机构、 材料固定架、 激光对刀 装置、 测力仪和工业摄像机， 由工业摄像机记录 材料过程图像， 获取材料裂纹产生和完全断裂的 时间点； 由测 力仪记录直刃刀切割材料过程中的 受力； 计算直刃刀的锋利度参数指标； 通过激光 对刀装置校正切割方向， 使直刃刀正交切割被切 割材料， 被切材料运动机构调节材料的测试高 度， 本发明能够保证切割材料与工件切割角度稳 定、 实现准静态参数下的切割， 减小测试过程对 刀具的损伤， 且本发明可以通过改变被切割材料 的厚度， 在不同刀刃尺度下进行锋利程度测试， 获取加工过程中刀刃的薄弱位置信息 。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114942200 A 2022.08.26 CN 114942200 A 1.一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特征在于， 应用 在分析平 台上， 所述分析平台包括： 直刃刀运动机构、 直刃刀夹持装置、 被切材料运动机构、 材料固定 架、 激光对刀装置、 测力仪和工业摄 像机； 所述直刃刀 夹持装置设置在直刃刀运动机构上， 所述直刃刀运动机构 驱动直刃刀低速 运动， 所述直刃刀夹持装置在直刃刀运动机构的滑块上， 所述材料固定架设置在被切材料 运动机构的移动块上， 所述被切材料运动机构驱动调节直刃刀与切割 材料的相对高度， 所 述激光对刀装置固定在直刃刀运动机构中心线上方， 所述测力仪安装在直刃刀运动机构滑 块与直刃刀夹持装置之间， 所述工业摄像机安装在被切材料运动机构端部并垂直于切割 面， 所述测力仪与工业摄像机信号与计算机相连接， 所述进给机构、 激光对刀装置、 测力仪 与工业摄 像机独立供电； 通过材料固定架装夹材料并通过材料高度调节机构调节高度， 使被切割材料高度与直 刃刀切割高度持平； 通过激光对刀装置校准 直刃刀刀刃方向； 直刃刀运动机构使直刃刀匀速切割材 料， 其中速度范围为2 ‑10mm/min； 由工业摄 像机记录材 料过程图像， 获取 材料裂纹产生和完全断裂的时间点； 由测力仪记录直刃刀切割材 料过程中的受力； 计算得到直刃刀的锋利度特 征参数。 2.根据权利要求1所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特 征在于， 包括： 所述直刃刀运动机构通过步进电机控制丝杆传动实现， 所述测力仪安装座与 丝杆的滑块固定， 所述直刃刀夹持装置与测力仪安装座通过导柱连接， 所述直刃刀与直刃 刀夹持装置手动调节连接 。 3.根据权利要求1所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特 征在于， 所述被切材料运动机构通过步进电机控制杆传动实现， 所述材料固定架两侧与控 制杆的移动块通过螺栓固定， 所述被切割材料沿被切材料运动机构中心线对称放置于材料 固定架上， 材 料压片放置在被切割材 料上， 通过螺 栓与材料固定架固定连接 。 4.如权利要求1所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特征 在于， 所述直刃刀运动机构的滑 块与夹持装置共同作直线运动， 滑 块运动范围在100 ‑300毫 米， 运动精度不低于 0.02毫米， 运动速度为 不大于每分钟10毫米。 5.如权利要求1所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特征 在于， 所述被切材料运动机构的移动块与材料固定架共同作直线运动， 移动块运动精度不 低于0.05毫米。 6.如权利要求4所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特征 在于， 被切割材料的厚度在2毫米到10毫米之间， 长度在50毫米至100毫米之间， 宽度在25毫 米至40毫米之间。 7.根据权利要求1所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特 征在于， 计算得到直刃刀的锋利度， 具体包括： 根据裂纹产生时间点和材料断裂时间点以及直刃刀速度计算裂纹时和断裂时的切割 深度； 基于直刃刀切割材料过程的受力以及裂纹产生 时和断裂时的切割深度， 计算产生裂纹权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114942200 A 2所需要的功和断裂功； 根据裂纹时和断裂时的切割深度以及产生裂纹需要的功和断裂功， 计算直刃刀剑锋利 度。 8.根据权利要求7所述的一种蜂窝材料超声加工直刃刀的刀具锋利度分析方法， 其特 征在于， 基于直刃刀切割 材料过程的受力以及裂纹产生时和完全断裂时的切割深度， 计算 产生裂纹所需要的功和断裂功； 基于直刃刀切割材料过程随时间变化的受力以及裂纹时和断裂时的切割深度， 计算产 生裂纹需要的功和断裂功， 具体为： 其中， d1为裂纹产生时 的切割深度， d2为断裂时 的切割深度， F为直刃 刀切割材料过程随 时间变化的受力， W1为产生裂纹需要的功， W2为断裂功； 根据产生裂纹时和断裂时的切割深度以及产生裂纹需要的功和断裂功， 计算直刃刀锋 利度， 具体为： S＝Index1*Index2 其中， Index1表示基于裂纹的表 征锋利度的无量纲参数， Index1表示基于断裂的表 征锋 利度的无量纲参数， t为被切割工件的厚度， K为被切割材 料的断裂韧性， S为 直刃刀锋利度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114942200 A 3