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Alicona三维扫描仪帮助切削工具与切削工艺改善

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在本应用说明中,我们描述了alicona三维扫描仪在 μ 力学研究中的应用:Bruker Alicona 系统帮助改进贝桑松 FEMTO-ST 研究所应用力学系的制造工艺。
alicona高精密光学测量仪 是一种高分辨率光学 3D 计量技术,由 Bruker Alicona 公司开发。法国FEMTO-ST 研究中心过去 15 年一直在μ力学研究中使用该技术。该研究通常使用经过改装的微细加工机床和丰富的专业知识来制造尺寸非常小的零件和几何细节,但他们的控制往往存在问题。实验室的研究人员为他们提供经过调整的测量解决方案,以表征他们的零件,从而在协作研发的背景下改进他们的制造过程。

激光微纹理

切削工具和切削工艺的改进是实验室的研究中心,FEMTO-ST 应用力学部门的一些研究人员研究钢和碳化物的微织构,以提高它们的摩擦学特性。为了提高工具的耐用性,一组专门研究制造和摩擦学的研究人员随后产生了对切削工具进行纹理改进的想法,它们的耐磨性以及通过限制切削力加工小几何形状而不使其变形的能力。这项工作得到了 Franche-Comté 地区和两个区域酒吧车工,的财政支持。在本研究的框架内,通过飞秒激光应用了两种类型的纹理(图 1)。 在切削刀片的表面上制成了微观尺寸的纹理,其形式为平行于切削刃的线或具有规则间距的孔。激光和工具材料之间的相互作用也可以直接产生亚微米波纹形式的纳米级纹理(图 2)。

图 1:在不同状态下使用飞秒激光进行材料烧蚀
图 2:生成的纹理的地形 3D 视图和 SEM 图像

这些纹理,微观、纳米或双尺度,然后通过属于实验室的高分辨率表面粗糙度轮廓测试仪 3D 光学系统 InfiniteFocus Bruker Alicona 以及软件 MeX Bruker Alicona 获得的立体图像的 3D 重建非常简单地表征 FEMTO-ST 的 SEM。

Alicona G6 三坐标测量仪和粗糙度测量仪
图 3:使用 Alicona 的 InfiniteFocus AdvancedReal3D
图 4:激光微纹理的地形采集

磨损表征

一旦在 ENSMM 和 MIFHySTO 机械微制造平台上进行了加工测试,alicona三维扫描仪系统将用于表征加工操作产生的粘附和磨损。测得的磨损是切削面上的月牙坑磨损,以及间隙面上的常见磨损(图 5)。 用同样的方法,也可以观察和测量附着力。事实上,加工材料粘在靠近切削刃的区域上,并在出现磨损的区域之前形成一个珠子,位于珠子和纹理区域之间。

图 5:微纹理切削工具上不同类型磨损的采集和测量

Alicona刀具测量工具的好处在于能够通过在不平坦表面上集成多个单独的数据集,而不会对连接区域产生平铺效应,从而能够以高分辨率快速表征大于单个测量区域的表面。这使研究人员能够在所研究的切削刀具的重要表面上进行采集,以便能够在第二次将采集的数据与进行的数值模拟进行比较,以分析切削过程中发生的现象,例如工具切屑接触长度。
这项研究的目的还在于微加工操作的切削工具确定的情况下,是否可以使用这种类型的纹理来代替某些涂层。涂层对切削刃的半径有重大影响,这个参数对微型工具的效率影响尤其大。 微型刀具刃磨旨在形成非常小的切削刃半径,以获得精细和精确的切割,但刀具必须保持足够的强度以限制其在加工阶段的磨损。提高刀具耐磨性的一种方法通常是在微型刀具上涂上钛基涂层,但这会增大切削刃半径。因此,微米和纳米纹理旨在提高刀具的耐磨性,而不影响切削刃的几何形状,这可以在同一测量设备上进行控制。

切削刃的测量

InfiniteFocus 刀具粗糙度检测仪能够扫描大坡度的表面,且不会在坡度变化的区域中人为地产生测量伪影,同时保持高横向和垂直分辨率。然后,尖端测量软件提供可靠且完全独立于操作员的切削刃半径和几何形状测量(图 6)。

配置文件扩展区
边缘的平均轮廓

图 6:切削刃的采集和分析

平均边缘参数

结论

3D 光学alicona高精密光学测量仪系统是一种能做表面纹理检测、刀片排屑槽测量、刀具粗糙度检测的多功能高分辨率检测设备,能使FEMTO-ST 研究所在微观研究框架内以稳健且独立于操作员的方式表征微米和纳米纹理切削工具的表面和微制造工艺研究。这只是该系统在研究中心内的应用之一,该研究中心还在 μ 铣削、μ 车削、电腐蚀和摩擦学的研究框架中大量使用它。该设备在AMETISTE平台上,是目前FEMTO-ST研究所应用力学系使用最多的共享实验设备。

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马路科技成立于1996年,从逆向工程与快速原型应用整合,今日为华人市场上最专业的3D列印与3D扫描专家于各种产业。

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