基于材料物理建模的刀具磨損預(yù)測(cè)是 Third Wave Systems (TWS)的目標(biāo)之一。TWS的研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在將刀具磨損模型應(yīng)用到他們基于物理的加工建模軟件中，以幫助客戶(hù)了解和控制刀具磨損程度，從而創(chuàng)造出質(zhì)量更高的加工零件。在這項(xiàng)工作中，Bruker Alicona 公司的表面粗糙度測(cè)量?jī)x器 InfiniteFocus G5?光學(xué)3D測(cè)量?jī)x被用于檢測(cè)刀具磨損。

“非接觸式粗糙度儀InfiniteFocus 和刀具磨損分析模塊的準(zhǔn)確性和易用性使我們能夠以以前幾乎不可能的方式快速測(cè)試和驗(yàn)證我們的刀具磨損建模能力。”

Tyler Roth，Third Wave Systems 首席研發(fā)工程師

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的建模技術(shù)

Third Wave Systems 是一家為機(jī)器公司提供計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 的供應(yīng)商。工業(yè)領(lǐng)域的前沿公司使用他們的建模產(chǎn)品和服務(wù)來(lái)降低機(jī)加工部件的成本、加快設(shè)計(jì)周期、提高零件質(zhì)量并更快地進(jìn)入市場(chǎng)。 “TWS 經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的材料建模技術(shù)與先進(jìn)的顯式動(dòng)態(tài)有限元分析 (FEA) 相結(jié)合，為工程師和其他用戶(hù)提供了比單純?cè)囧e(cuò)測(cè)試更多的信息；使這些工程師能夠做出更好的決策”，TWS 首席研發(fā)工程師 Tyler Roth 說(shuō)。通過(guò)使用 Bruker Alicona 的?InfiniteFocus G5 通用光學(xué) 3D 刀具檢測(cè)儀，TWS 不僅擴(kuò)展了他們的驗(yàn)證能力，而且還支持開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證更好、更準(zhǔn)確的模型，為 TWS 的客戶(hù)帶來(lái)更多價(jià)值。

光學(xué)輪廓儀 InfiniteFocusG5?是一款高精度、快速、靈活的光學(xué)3D測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合了3D微坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和表面粗糙度測(cè)量設(shè)備?？蓽y(cè)量表面的范圍幾乎是無(wú)限的。只需一個(gè)多功能傳感器，用戶(hù)就可以獲得可追溯的測(cè)量結(jié)果，具有高重復(fù)性和高達(dá) 10nm 的垂直分辨率。

Tyler Roth：“我們的項(xiàng)目需要對(duì)刀具幾何形狀進(jìn)行詳細(xì)建模。在使用更基本的顯微鏡收集數(shù)據(jù)或與外部供應(yīng)商合作以獲取所需信息后，我們希望將這種專(zhuān)業(yè)知識(shí)帶入內(nèi)部。我們一直在尋找一個(gè)能夠?yàn)槲覀兲峁└邷?zhǔn)確性并能夠提供支持我們的工程需求所需的詳細(xì)程度的系統(tǒng)?！?/p>

FEA Simulation 融合材料、溫度和應(yīng)力信息以預(yù)測(cè)刀具磨損

作為 TWS 的首要技術(shù)，AdvantEdge? 是用于建模材料去除過(guò)程的 CAE 產(chǎn)品。 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的材料建模技術(shù)與先進(jìn)的 FEA 相結(jié)合，使工程師能夠獲得比試錯(cuò)測(cè)試更多的信息，使他們能夠做出更好的決策。

快速準(zhǔn)確的測(cè)量可實(shí)現(xiàn)模型驗(yàn)證

“刀具磨損是任何必須理解和控制的加工過(guò)程中不可避免的現(xiàn)實(shí)。由于磨損的工具對(duì)加工表面施加的更高溫度和應(yīng)力，它會(huì)顯著影響加工工件的質(zhì)量，”Tyler Roth 說(shuō)。 TWS 正在開(kāi)發(fā)能夠解釋過(guò)程物理特性的模型，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)刀具磨損。這將使客戶(hù)能夠更快地進(jìn)行創(chuàng)新以生產(chǎn)更高質(zhì)量的零件。此外，TWS 正在使用他們的 FEA 模擬來(lái)更好地理解工具和材料之間的復(fù)雜相互作用，以便他們可以在他們的軟件中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的工具磨損模型。

使用 Bruker Alicona 的?表面粗糙度儀 InfiniteFocus G5?系統(tǒng)，TWS 正在執(zhí)行受控加工測(cè)試并在刀具磨損時(shí)測(cè)量刀具輪廓。然后將這些掃描直接放入 AdvantEdge? 中，對(duì)磨損的輪廓進(jìn)行模擬，以了解加工過(guò)程是如何演變的。這些模擬結(jié)果通過(guò)加工測(cè)試期間獲得的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，然后用于創(chuàng)建刀具磨損模型。

例如，切削刀具具有非常關(guān)鍵的特征，如切削刃半徑、拐角半徑、前角或螺旋角，它們會(huì)影響加工過(guò)程中的材料流動(dòng)，從而影響加工過(guò)程中的功率需求。排屑槽和凹槽設(shè)計(jì)對(duì)于排屑至關(guān)重要。

一個(gè)應(yīng)用示例：來(lái)自航空航天和國(guó)防工業(yè)的客戶(hù)需要選擇使用高效加工技術(shù)來(lái)加工鈦部件的最佳刀具，這些技術(shù)涉及高軸向深度、低徑向深度和激進(jìn)的速度和進(jìn)給，以利用低切屑負(fù)載。三個(gè)工具入圍了這項(xiàng)工作，正是光學(xué)輪廓測(cè)量?jī)x InfiniteFocusG5 系統(tǒng)為改進(jìn)和延長(zhǎng)其工具壽命提供了關(guān)鍵信息：這些工具被掃描并轉(zhuǎn)換為 STEP 文件格式的實(shí)體模型。工具轉(zhuǎn)換為實(shí)體模型后，將在 AdvantEdge? 中對(duì)其進(jìn)行分析，以了解最初確定的速度和進(jìn)給的溫度和應(yīng)力曲線(xiàn)。

馬路科技（RATC）成立于1996年，是以三維測(cè)量、三維掃描、逆向工程以及三維打印等先進(jìn)技術(shù)為導(dǎo)向的科技公司客戶(hù)主要來(lái)自汽車(chē)、航空航天以及消費(fèi)品等產(chǎn)業(yè)，馬路科技在大中華地區(qū)共有八個(gè)服務(wù)點(diǎn)，有超過(guò)200名專(zhuān)家提供在地專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持及服務(wù)。