一种检测金属工件表面划痕深度的装置及方法

摘要

本申请提供一种检测金属工件表面划痕深度的装置及方法，属于缺陷检测技术领域。该装置括：支承底座，支承底座具有水平的上表面；金属工件固定模块，金属工件固定模块设置于支承底座的上表面；以及金属工件表面切削模块，金属工件表面切削模块包含切削工具和升降机构，切削工具设置于金属工件固定模块的上方；通过升降机构带动切削工具对具有划痕的金属工件表面进行切削，以切削后的金属工件表面是否还有划痕为标准判断金属工件是否满足要求，巧妙地利用减材切削的方式进行划痕深度的检测，大大提高了检测效率。

权利要求

1.一种检测金属工件表面划痕深度的装置，其特征在于，包括：

支承底座，所述支承底座具有水平的上表面；

金属工件固定模块，所述金属工件固定模块设置于支承底座的上表面；

以及

金属工件表面切削模块，所述金属工件表面切削模块包含切削工具和升降机构，所述切削工具设置于金属工件固定模块的上方，通过所述升降机构实现在竖直方向上的高度调整；

所述装置还包括设置于升降机构上的位移检测工具，所述位移检测工具用于检测切削工具在竖直方向上的高度调整数值并进行实时显示；

所述切削工具设置有一水平的下切削面，且所述下切削面可以沿着金属工件表面划痕方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种检测金属工件表面划痕深度的装置，其特征在于，所述升降机构以切削工具横向尺寸中心点对称布置，使得所述切削工具下切削面在竖直方向上的高度调整时，保持在水平位置。

3.根据权利要求2所述的一种检测金属工件表面划痕深度的装置，其特征在于，所述金属工件固定模块包括设置于底座和切削工具之间的夹具，所述夹具可以进行水平方向的运动以调整夹具之间的宽度。

4.根据权利要求3所述的一种检测金属工件表面划痕深度的装置，其特征在于，所述夹具可以进行竖直方向的运动以调整夹具伸出底座的高度。

5.根据权利要求2所述的一种检测金属工件表面划痕深度的装置，其特征在于，所述金属工件固定模块包括前后设置的用于夹持不同直径回转体金属工件的夹具。

6.根据权利要求5所述的一种检测金属工件表面划痕深度的装置，其特征在于，所述夹具能够围绕自身进行旋转运动。

7.一种检测金属工件表面划痕深度的方法，采用如权利要求1‑6中任一项的装置进行检测，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：调整金属固定模块和升降模块的位置，使切削工具距离支承底座上表面的距离大于金属工件尺寸，采用金属固定模块固定表面带划痕的金属工件，且金属工件被设置成划痕朝上；

步骤2：升降机构启动，切削工具水平下移，当切削工具下切削面与金属工件表面接触时，位移检测工具的数值归零；

步骤3：设置切削量预设值，启动切削作业，切削工具沿着划痕方向逐步切削，当切削量达到预设值时，切削作业停止；

步骤4：观察金属工件切削表面，判断是否仍然存在划痕，当仍然有划痕时，金属工件不合格，当没有划痕时，金属工件合格。

8.根据权利要求7所述的一种检测金属工件表面划痕深度的方法，其特征在于，所述金属工件为板材、棒材、线材、管材中一种。

9.根据权利要求8所述一种检测金属工件表面划痕深度的方法，其特征在于，当金属工件为棒材、线材、管材中一种时，采用回转体金属工件的夹具夹持金属工件，且完成一次切削作业后，夹具进行顺时针或者逆时针的小幅度旋转，进行多次的切削作业。

说明书

一种检测金属工件表面划痕深度的装置及方法

技术领域

[0001] 本申请涉及缺陷检测技术领域，具体而言，涉及一种检测金属工件表面划痕深度的装置及方法。

背景技术

[0002] 金属工件加工时，其表面容易受到损伤。以高速线材为例，高速线材坯料要经过18至30组轧机进行收料轧制达到下游客户需要的尺寸及表面质量，但在轧制过程中由于受到过钢通道毛刺、导卫、及轧辊缺陷等造成线材表面出现不同程度的划伤缺陷，影响产品质量及生产顺行。在高速线材轧制生产过程中线材表面难免会出现不同程度的表面划伤缺陷，轻微的划伤经过下游工序的处理会消除，不影响使用，划伤深度达到一定后会造成下游产品或成品出现不同程度的质量问题，根据不同的客户对划伤深度的标准不相同。线材表面出现划伤缺陷后，需要对线材表面纵向线缺陷部位取样进行金相检测，来确定线材表面划伤深度。

[0003] 目前生产采用目测评估的方法来判断划伤深度，同步做金相检测等待结果，目测难以准确判断划伤深度，若因划伤深度较浅而停止生产，则证明产品质量有富余影响正常生产，若划伤深度超标，继续生产的产品将要进行判废处理影响生产成本及降低了产品质量形象。而金相检测过程需要较长时间才能出结果，势必影响正常的生产节奏。

[0004] 那么，如何快速判断金属工件表面划伤深度，既使产品不产生质量富余又不会因划伤深度超标而判废，是本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

[0005] 本申请的目的在于提供一种检测金属工件表面划痕深度的装置及方法，能够有效解决金属工件表面划痕深度检测设备复杂，工艺繁琐的问题。

[0006] 本申请的第一方面是提供一种检测金属工件表面划痕深度的装置，该装置包括：

[0007] 支承底座，支承底座具有水平的上表面；

[0008] 金属工件固定模块，金属工件固定模块设置于支承底座的上表面；

[0009] 以及

[0010] 金属工件表面切削模块，金属工件表面切削模块包含切削工具和升降机构，切削工具设置于金属工件固定模块的上方，通过升降机构实现在竖直方向上的高度调整。

[0011] 在上述技术方案中，通过可以上下运动的切削工具对具有划痕的金属工件表面进行切削，通过切削后的金属工件表面是否还有划痕确定划痕的深度，从而判断金属工件是否满足要求，所述金属工件可以选取批量金属工件产品中划痕较为严重的部分，制备成金属工件试样进行切削。该装置简单易操作，打破了传统的利用复杂的检测手段和精密仪器进行划痕检测的思路，利用金属工件试样易切削、成本低且可以损坏的特点，巧妙地利用减材切削的方式进行划痕深度的检测。

[0012] 在一些可选的实施方案中，该装置还包括设置于升降机构上的位移检测工具，位移检测工具用于检测切削工具在竖直方向上的高度调整数值并进行实时显示。

[0013] 在上述技术方案中，通过设置位移检测工具，可以方便地调整切削工具高度，根据划痕深度最大容忍数值，将切削量直接设置成最大容忍量，解决了切削深度不易检测的问题，大大提高了检测的效率。

[0014] 在一些可选的实施方案中，切削工具设置有一水平的下切削面，且所述下切削面可以沿着金属工件表面划痕方向运动。

[0015] 进一步地，升降机构以切削工具横向尺寸中心点对称布置，使得所述切削工具下切削面在竖直方向上的高度调整时，保持在水平位置。

[0016] 在上述技术方案中，设置水平的下切削面可以进一步提高切削效率，下切削面抵接金属工件时为初始位置，在此基础上向下调整的高度即为实际切削深度，此外，水平切削面还可以确保切削后的切削面是水平面，从而提高了检测结果的准确性。

[0017] 在一些可选的实施方案中，金属工件固定模块包括设置于底座和切削工具之间的夹具，所述夹具可以进行水平方向的运动以调整夹具之间的宽度。

[0018] 进一步地，所述夹具可以进行竖直方向的运动以调整夹具伸出底座的高度。

[0019] 在上述技术方案中，夹具之间水平距离可以调整，且配合高度方向的调整，可以使夹具能够夹持不同尺寸的金属工件，扩大了该装置的适应性。需要注意的是，该夹具的设置在底座上，处于切削工具下面，且首选设置在升降机构内侧，夹具在水平距离上的调整不与升降机构发生干涉。

[0020] 在一些可选的实施方案中，金属工件固定模块包括前后设置的用于夹持不同直径回转体金属工件的夹具。

[0021] 进一步地，夹具能够围绕自身进行旋转运动。

[0022] 在上述技术方案中，夹具前后设置，例如设置在底座上表面或者底座前后表面，这种设置方式便于夹持回转体金属工件(如棒、线、管材)，而且由于夹具能够围绕自身旋转，能够实现对被夹持回转体金属工件的旋转，从而可以快速进行多次切削，能够减小由于回转体金属工件划痕难以精确朝上定位从而带来的判断误差。

[0023] 本申请的第二方面是提供一种检测金属工件表面划痕深度的方法，采用如第一方面中的装置进行检测，该方法包含以下步骤：

[0024] 步骤1：调整金属固定模块和升降模块的位置，使切削工具距离支承底座上表面的距离大于金属工件尺寸，采用金属固定模块固定表面带划痕的金属工件，且金属工件被设置成划痕朝上；

[0025] 步骤2：升降机构启动，切削工具水平下移，当切削工具下切削面与金属工件表面接触时，位移检测工具的数值归零；

[0026] 步骤3：设置切削量预设值，启动切削作业，切削工具沿着划痕方向逐步切削，当切削量达到预设值时，切削作业停止；

[0027] 步骤4：观察金属工件切削表面，判断是否仍然存在划痕，当仍然有划痕时，金属工件不合格，当没有划痕时，金属工件合格。

[0028] 上述技术方案中，利用第一方面中的装置，通过升降机构和位移检测工具的配合，可以使得切削工具快速切削金属工件表面直到切削量达到预设值，从而减少了切削量判断时间。

[0029] 示例性地，上述判断是否仍然存在划痕的手段可以采用目视或者借助放大镜等简单工具进行观察，无需进行金相检测，从而进一步提高了检测效率。

[0030] 在一些可选的实施方案中，金属工件为板材、棒材、线材、管材中一种。

[0031] 上述技术方案中，可以用于不用形状和规格的金属工件，从而提高了该方法的适应性。

[0032] 在一些可选的实施方案中，当金属工件为棒材、线材、管材中一种时，采用回转体金属工件的夹具夹持金属工件，且完成一次切削作业后，夹具进行顺时针或者逆时针的小幅度旋转，进行多次的切削作业。

[0033] 上述技术方案中，对于回转体金属工件，由于划痕所处的位置不是平面，而是圆弧面，因此，采用常规的夹具夹持回转体金属工件时，其划痕难以确保精确朝上定位，而采用上述能够旋转的夹具，通过小幅度的旋转，在划痕附近进行多次切削，可以最大程度降低误差。

附图说明

[0034] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0035] 图1为本申请实施例1提供的检测金属工件表面划痕深度的装置结构初始状态示意图；

[0036] 图2为本申请实施例1提供的检测金属工件表面划痕深度的装置结构结束状态示意图；

[0037] 图3为本申请实施例1提供的检测金属工件表面划痕深度的原理图；

[0038] 图4为本申请实施例2提供的检测金属工件表面划痕深度的装置结构初始状态示意图；

[0039] 图5为本申请实施例2提供的检测金属工件表面划痕深度的原理图；

[0040] 图标：100‑金属工件表面划痕深度检测装置；110‑支承底座；120‑夹具；130‑切削工具；131‑升降机构；132‑切削工具下切削面；140‑金属工件。

具体实施方式

[0041] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0042] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0043] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0044] 在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0045] 实施例1

[0046] 请参阅图1，本实施例提供一种金属工件表面划痕深度检测装置100，包括支承底座110，夹具120，切削工具130，升降机构131，切削工具130具有水平的下切削面132。

[0047] 其中，夹具120呈左右对称布置在底座110上表面，夹具120可以在水平方向和竖直方向运动，从而调整夹具120之间的距离，适用于夹持固定不同尺寸的金属工件140。

[0048] 升降机构131同样对称设置于底座上表面，且位于夹具120外侧，升降机构131上承托夹具120，通过升降机构131使切削工具130平稳上下运动。

[0049] 作为一种示例，切削工具130为刨刀，如电刨。刨刀具有水平的下切削面，便于切削时快速定位。

[0050] 作为一种示例，升降机构131为丝杆升降机构。

[0051] 可选地，装置100还包括设置于升降机构131上的位移检测工具(图中未示出)，位移检测工具用于检测切削工具130在竖直方向上的高度调整数值并进行实时显示。

[0052] 进行划痕深度检测时，如图1所示，调整升降机构131和夹具120的位置，使金属工件140能够被放置到夹具120中。

[0053] 示例性的，本实施例中的金属工件140为方形。

[0054] 金属工件140表面存在划痕，采用夹具120夹紧金属工件140，划痕朝上，升降机构131下移，当切削工具130的下切削面132接触到金属工件140时，升降机构120停止运行，此时，位移检测工具中的数值归零，装置100处于切削时的初始状态。

[0055] 如图2所示，在开始切削时，根据金属工件140对划痕深度的最大容忍值设置切削预设值，启动切削工具130和升降机构131，切削工具130开始往下切削，随着切削的进行，金属工件140表面的划痕深度逐渐减小，同时位移检测工具上实时显示切削量(即切削工具120的下移量)，当升降机构131的下降值达到预设值时，说明切削量也达到预设值，此时，停止切削，装置100处于切削结束状态。

[0056] 可以理解的是，切削工具130往下切削是指切削深度逐渐加大，而切削本身依靠切削工具130沿着划痕方向前后运动实现。

[0057] 如图3所示，观察切削后金属工件140的表面情况，当切削深度(预设值)为H1时(切削平面到达A)，切削深度小于划痕深度，此时，对金属工件140表面进行观察，仍然可以发现划痕，说明金属工件140不合格。当切削深度为H2或H3时(切削平面到达B或C)，切削深度大于或等于划痕深度，此时对金属工件140表面进行观察，无法发现划痕，说明金属工件140合格。

[0058] 通过这种方式，快速的检测划痕深度是否满足要求，并进而判断金属工件140是否合格。

[0059] 需要说明的是，金属工件140可以选取批量金属工件产品中划痕较为严重的部分，制备成金属工件试样进行上述检测。切削后的金属工件140表面观察可以采用目视或者借助放大镜等简单工具进行，无需进行金相检测，从而进一步提高了检测效率。

[0060] 实施例2

[0061] 请参阅图4，本实施例提供一种金属工件表面划痕深度检测装置100，包括支承底座110，夹具120，切削工具130，升降机构131，切削工具130具有水平的下切削面132。

[0062] 本实施例的夹具120呈前后布置，例如布置在支承底座110的前后断面上。夹具120从前后两端将金属工件140夹持固定。

[0063] 需要说明的是，夹具120具有上下移动以及旋转的功能，夹具120尤其适用于回转体金属工件140，例如棒材、线材、管材等，而且夹具120设置成能够夹持不同直径的金属工件140。示例性地，夹具120为三角爪。

[0064] 本实施例中的金属工件140为棒材。

[0065] 金属工件140表面存在划痕，调整切削工具130和夹具120的位置，采用夹具120夹紧金属工件140，夹具120旋转使表面上的划痕朝上，然后夹具120向下运动，使金属工件140与支承底座110的上表面贴合，从而给金属工件140提供一个稳固的支承力，确保金属工件140在后续的切削过程中保持稳定。

[0066] 然后，升降机构131下移，当切削工具130的下切削面132接触到金属工件140时，升降机构120停止运行，此时，位移检测工具中的数值归零，装置100处于切削时的初始状态，位移检测工具记录该初始状态时切削工具130的位置。

[0067] 在开始切削时，根据金属工件140对划痕深度的最大容忍值设置切削预设值，启动切削工具130和升降机构131，切削工具130开始往下切削，随着切削的进行，金属工件140表面的划痕深度逐渐减小，同时位移检测工具上实时显示切削量(即切削工具120的下移量)，当升降机构131的下降值达到预设值时，说明切削量也达到预设值，此时，停止切削，结束第一次切削。

[0068] 如图5所示，由于金属工件140为棒材，在夹持固定后，其表面划痕的理想状态是处于垂直向上的(图5中间状态)，此时，当切削平面到达A’时，金属工件140表面仍然能够观察到划痕，当切削平面到达B’以及比B’更深的C’时，金属工件140表面无法观察到划痕。

[0069] 然而，回转体金属工件140夹持固定时，表面划痕的垂直向上在实际操作中是困难的。如图5左右的金属工件140所示，可能出现划痕偏置的情况，当划痕偏置时，即使切削平面到达B’，切削后金属工件140表面仍然残留有划痕，只有当切削平面到达C’，切削后金属工件140表面才没有划痕。因此，当切削量预设值为B’对应的深度时，容易导致金属工件140是否合格的判断结果存在误差。

[0070] 为了解决该问题，本实施例设置夹具120可以旋转，从而带动金属工件140小幅度旋转，然后进行多次切削。

[0071] 具体地，当发现金属工件140表面仍然存在划痕时，可以通过升降机构131将切削工具130回到状态的位置，并且旋转金属工件140，使其划痕朝上，然后再次设置预设值，并进行第二次切削，重复此切削方式，最后再进行表面观察，判断金属工件140是否合格。

[0072] 以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。