使用数字显微镜评估工具磨损使用

在这次采访中，马塞尔·卢卡斯介绍评估工具磨损的使用和如何奥林巴斯提供了理想的数字显微镜解决Quantify的刀具磨损检测，在MRS 2018年阿丽娜Shrourou，理学士进行的重要性。

请定义术语“工具磨损检测”。

这里我们重点介绍三种一般的切削工具:用于钻孔的钻头;立铣刀，用于制作非常大的平面;和可转位刀片，这是可移动的切割尖端，你可以插入车床切割圆柱形样品。

当你用这些刀具之一切割样品时，在刀具和样品之间会有相当大的摩擦。随着时间的推移，这种摩擦会导致工具中的一些材料丢失。最终，工具会磨损，变得太钝，无法切割样品。然后必须更换工具。

数字显微镜可用于检测磨损并将其量化为时间的函数，以便您可以预测切割工具的预期寿命并确定何时更换它。

为什么定期评估工具磨损很重要?它能保护什么?

普通刀具磨损评估有助于保护产品的质量，性能和底线。当你切样品与磨损的刀具，加工零件的尺寸可能不匹配由客户指定的尺寸。加工零件往往比它应该是什么稍大。发生这种情况时，你结束了，不适合在一起，因为他们没有用正确的尺寸加工的零件。所以尺寸精度是一个很大的质量问题。

另一个质量问题是当你使用磨损的工具切割样品时，表面粗糙度会更高。此外，磨损的工具也会将残余应力引入样品中。表面粗糙度和残余应力会导致被加工零件的使用寿命缩短和机械性能下降。

这些质量问题导致大量报废的零件和成本增加，如更换零件必须重新加工。

目前定量评估刀具磨损的典型方法是什么?

有用于检测刀具磨损的两个主要技术。一个扫描电子显微镜（SEM），和另一种是常规的光学显微镜。然而，每种技术都有自己的问题。

一方面，扫描电镜是检查样品的好工具，但由于其大景深，不太适合进行精确的三维测量。此外，您还需要工具的3D图像，以评估由于工具磨损而导致的工具几何形状的变化。

另一方面，传统的光学显微镜不能像切割工具那样成像高大的物体，并保持整个图像焦点。这是因为物镜的场景景深有限。

描述与传统光学显微镜相比，数字显微镜在检测和定量刀具磨损方面的优点。

在传统的光学显微镜中，样品通常通过一个物镜从上面照射，同样的物镜收集样品反射的光。这就是我们所说的亮场照明。亮场照明导致切削工具等反射样品过度眩光，显著降低了图像对比度(图1a)。

用数字显微镜的最大好处是，与一个按钮的点击，则可以从明场照明以暗场照明切换到减少眩光（图1b）。用暗视野照明，会以一定的角度照射从侧面样本，而不是从上方照亮样品。大部分的眩光被消除，您就可以更清楚地看到切削工具，因为客观上没有收集入射光的反射。

除了不同的照射模式，也可以处理图像的数字显微镜内来提高图像的动态范围，这意味着可以图像更宽范围的光强度。通过增加动态范围，可以形象亮区和暗区，在不丢失任何细节的同时，同时进一步降低眩光。

图1所示。在可转位铣刀刀片上建立(a)明场，(b)暗场。

Brightfield和Darkfield照明可以组合，以提高刀具磨损分析的准确性吗？

奥林巴斯数字显微镜中Brightfield和Darkfield照明的组合是我们称呼混合照明的专有技术。使用混合照明，您可以同时将样本的亮度反射区域和较暗区域图像图像，而无需饱和明亮的区域或没有如此黑暗的区域，即您无法解决细节。混合照明增强对比度（图2A）。由于高度测量计算基于对比度，因此混合照明提高了高度测量精度。

什么数字显微镜解决方案可以奥林巴斯提供支持工具磨损检测和定量？

混合照明（图2A）和诸如较宽的数字过程（来自Olympus的另一个专有技术）（图2B）和HDR（图2C）在从刀具切割边缘上的反射表面减少眩光非常有效。

图2所示。在可转位铣刀片上增加刃。(a) MIX光照的原始图像，(b) WiDER图像，(c) HDR图像。

使用OLYMPUS DSX510直立数字显微镜或DSX510I倒数字显微镜，您可以获得切削工具的3D图像。3D图像很重要，因为它们揭示了有关工具几何的更大信息，以帮助您回答问题，例如：损失了多少工具材料？切割边缘有一边是否比另一个更快？这些是您无法使用2D图像回答的问题（图3A）。只有3D图像可以提供答案（图3B），并且使用数字显微镜可以进行3D成像。

图3.裂缝可甲型铣削刀片的图像;（a）2d（b）3d。

什么样的行业可以从工具磨损检测中受益？

切削工具用于经济的大部门-建筑，汽车，航空航天，国防，石油和天然气工业。它们被用于制造医疗设备、发动机、泵以及螺丝、螺母和螺栓等紧固件。

DSX510和DSX510i如何保证测量精度?

涉及硬件时，两个显微镜都是在非常坚固的框架上构建的，以减少振动。成像软件还具有一个功能，可以在存在振动的情况下稳定图像。

我们也有在DSX510和DSX510i数字显微镜专用远心的目标。什么是伟大的关于这些目标是一个对象的尺寸保持不变，当物体移动靠近，或从目标渐行渐远。因此，测量并不取决于你如何集中样品。这减少了主观性和提高了精度。

最后，显微镜软件使您能够使用校准标准的自动校准显微镜，确保测量可重复性和准确性。

关于马塞尔·卢卡斯

马塞尔毕业于英国曼彻斯特大学，获得材料科学博士学位。亚博老虎机网登录随后，马塞尔在美国完成了一系列博士后职位。首先，在佐治亚理工学院，Marcel继续使用拉曼光谱和原子力显微镜研究纳米材料。亚博网站下载马塞尔随后去了洛斯阿拉莫斯国家实验室，在那里他用荧光和拉曼显微镜研究了不同预处理对木材的影响，以及如何预处理它们，使它们可以转化为生物燃料。

马塞尔后来在华盛顿州立大学工作，在那里他研究了在冲击压缩下石墨向金刚石的相变。马塞尔后来搬到了德克萨斯州的休斯顿，在私营企业工作;首先，作为一个材料测试实验室的项目工程师，然后是奥林巴斯的技术和销售亚博网站下载支持专家。