基于材料物理建模的刀具磨损预测是 Third Wave Systems (TWS)的目标之一。TWS的研发团队正在将刀具磨损模型应用到他们基于物理的加工建模软件中，以帮助客户了解和控制刀具磨损程度，从而创造出质量更高的加工零件。在这项工作中，Bruker Alicona公司的表面粗糙度测量仪器 InfiniteFocus G5光学3D测量仪被用于检测刀具磨损。
“非接触式粗糙度仪InfiniteFocus 和刀具磨损分析模块的准确性和易用性使我们能够以以前几乎不可能的方式快速测试和验证我们的刀具磨损建模能力。”
Tyler Roth，Third Wave Systems 首席研发工程师
经过验证的建模技术
Third Wave Systems 是一家为机器公司提供计算机辅助工程 (CAE) 的供应商。工业领域的前沿公司使用他们的建模产品和服务来降低机加工部件的成本、加快设计周期、提高零件质量并更快地进入市场。 “TWS 经实验验证的材料建模技术与先进的显式动态有限元分析 (FEA) 相结合，为工程师和其他用户提供了比单纯试错测试更多的信息；使这些工程师能够做出更好的决策”，TWS 首席研发工程师 Tyler Roth 说。通过使用 Bruker Alicona 的 InfiniteFocus G5 通用光学 3D 刀具检测仪，TWS 不仅扩展了他们的验证能力，而且还支持开发和验证更好、更准确的模型，为 TWS 的客户带来更多价值。
光学轮廓仪InfiniteFocusG5是一款高精度、快速、灵活的光学3D测量系统，结合了3D微坐标测量机和表面粗糙度测量设备。可测量表面的范围几乎是无限的。只需一个多功能传感器，用户就可以获得可追溯的测量结果，具有高重复性和高达 10nm 的垂直分辨率。
Tyler Roth：“我们的项目需要对刀具几何形状进行详细建模。在使用更基本的显微镜收集数据或与外部供应商合作以获取所需信息后，我们希望将这种专业知识带入内部。我们一直在寻找一个能够为我们提供更高准确性并能够提供支持我们的工程需求所需的详细程度的系统。”
FEA Simulation 融合材料、温度和应力信息以预测刀具磨损
作为 TWS 的首要技术，AdvantEdge™ 是用于建模材料去除过程的 CAE 产品。 经过实验验证的材料建模技术与先进的 FEA 相结合，使工程师能够获得比试错测试更多的信息，使他们能够做出更好的决策。
快速准确的测量可实现模型验证
“刀具磨损是任何必须理解和控制的加工过程中不可避免的现实。由于磨损的工具对加工表面施加的更高温度和应力，它会显着影响加工工件的质量，”Tyler Roth 说。 TWS 正在开发能够解释过程物理特性的模型，以准确预测刀具磨损。这将使客户能够更快地进行创新以生产更高质量的零件。此外，TWS 正在使用他们的 FEA 模拟来更好地理解工具和材料之间的复杂相互作用，以便他们可以在他们的软件中实现准确的工具磨损模型。
使用 Bruker Alicona 的 表面粗糙度仪InfiniteFocus G5 系统，TWS 正在执行受控加工测试并在刀具磨损时测量刀具轮廓。然后将这些扫描直接放入 AdvantEdge™ 中，对磨损的轮廓进行模拟，以了解加工过程是如何演变的。这些模拟结果通过加工测试期间获得的测量结果进行验证，然后用于创建刀具磨损模型。
例如，切削刀具具有非常关键的特征，如切削刃半径、拐角半径、前角或螺旋角，它们会影响加工过程中的材料流动，从而影响加工过程中的功率需求。排屑槽和凹槽设计对于排屑至关重要。
一个应用示例：来自航空航天和国防工业的客户需要选择使用高效加工技术来加工钛部件的最佳刀具，这些技术涉及高轴向深度、低径向深度和激进的速度和进给，以利用低切屑负载。三个工具入围了这项工作，正是光学轮廓测量仪InfiniteFocusG5 系统为改进和延长其工具寿命提供了关键信息：这些工具被扫描并转换为 STEP 文件格式的实体模型。工具转换为实体模型后，将在 AdvantEdge™ 中对其进行分析，以了解最初确定的速度和进给的温度和应力曲线。