一种刀具磨损状态辨识方法技术

本发明专利技术属于刀具状态辨识领域，并具体公开了一种刀具磨损状态辨识方法，其包括步骤：S1将刀具切削刃沿轴向离散成K个切削微元，构建表示切削微元所受切削力与剪切力系数、犁切力系数、后刀面摩擦力系数关系的切削力解析模型，且剪切力系数与犁切力系数根据刃口圆弧半径得到，后刀面摩擦力系数根据后刀面磨损宽度得到；S2根据切削力解析模型得到切削力与磨损状态映射关系数据集；S3通过所述切削力与磨损状态映射关系数据集实现根据实际切削力数据确定刃口圆弧半径和后刀面磨损宽度，完成刀具磨损状态辨识。本发明专利技术实现了对实际加工中刀具磨损状态量的两个指标：刃口圆弧半径和后刀面磨损宽度的同时准确预测。

A tool wear state identification method

【技术实现步骤摘要】
一种刀具磨损状态辨识方法
本专利技术属于刀具状态辨识领域，更具体地，涉及一种刀具磨损状态辨识方法。
技术介绍
切削加工过程中的刀具磨损严重影响加工过程的切削力、温度及加工振动，最终影响产品的制造效率和加工质量。一般研究刀具磨损状态的正向思路是：建立考虑刀具磨损的精密铣削加工切削力解析模型，设定工件与刀具几何参数、加工参数，输入刀具磨损状态量，通过所建立的解析模型，计算求解出加工过程中的切削力，这种方法通过解析求解的方式可以得到切削力值。在复杂曲面精密铣削加工中，刀具的磨损形态一般既包括后刀面磨损带宽度增加，也包括切削刃刃口钝圆半径的扩大，可以通过刃口圆弧半径和后刀面磨损宽度这两个指标体现。对于平底刀而言，刀具的后刀面磨损宽度和刃口钝圆半径可以通过光学显微镜等仪器进行测量，获取相对较容易，但对于复杂曲面精密加工中采用的球头刀，其刃口圆弧半径和后刀面磨损宽度获取则非常困难，通常只能通过非常昂贵的光学和接触式轮廓仪进行测量，并且测量技术难度大。而在现有的刀具磨损研究中，一般都只考虑刀具的后刀面磨损宽度的变化，没有考虑刃口圆弧半径的变化，这种忽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刀具磨损状态辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1将刀具切削刃沿轴向离散成K个切削微元，构建切削力解析模型如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种刀具磨损状态辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将刀具切削刃沿轴向离散成K个切削微元，构建切削力解析模型如下：



其中，Ft(k,t,z)、Fr(k,t,z)、Fa(k,t,z)分别为t时刻刀具在第k齿上轴向高度为z处的切削微元切向、径向、轴向所受切削力；Ktc(re)、Krc(re)、Kac(re)分别为刃口圆弧半径re对应的切向、径向、轴向剪切力系数，Kte(re)、Kre(re)、Kae(re)分别为刃口圆弧半径re对应的切向、径向、轴向犁切力系数，Ktw(VB)、Krw(VB)、Kaw(VB)分别为后刀面磨损宽度VB对应的切向、径向、轴向后刀面摩擦力系数，h(k,t,z)为t时刻刀具在第k齿上轴向高度为z处的切削微元对应的瞬时未变形切屑厚度；
S2根据切削力解析模型得到多组对应的刃口圆弧半径、后刀面磨损宽度与切削微元所受切削力的数据，进而得到多组对应的刃口圆弧半径、后刀面磨损宽度与刀具所受切削力的数据，即切削力与磨损状态映射关系数据集；
S3通过所述切削力与磨损状态映射关系数据集实现根据实际切削力数据确定刃口圆弧半径和后刀面磨损宽度，完成刀具磨损状态辨识。


2.如权利要求1所述的刀具磨损状态辨识方法，其特征在于，所述t时刻刀具在第k齿上轴向高度为z处的切削微元对应的瞬时未变形切屑厚度h(k,t,z)的计算公式如下：
h(k,t,z)＝ftsin(φ)sin(κ)
其中，ft是t时刻每齿进给量，φ是t时刻刀齿的瞬时径向接触角，κ是t时刻刀齿的瞬时轴向接触角。


3.如权利要求1所述的刀具磨损状态辨识方法，其特征在于，所述切向、径向、轴向剪切力系数的计算公式如下：



其中，τ为剪切面剪切流动应力，i为斜角切削倾斜角，βn为刀具法向摩擦角，φn为法向剪切角，ηc为切屑流动角；αn为刀具法向前角，其计算公式如下：



其中，h为瞬时未变形切屑厚度，θf为刀屑分离角，为常数，α为刀具前角。


4.如权利要求3所述的刀具磨损状态辨识方法，其特征在于，切...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭芳瑜，赵晟强，周林，孙豪，闫蓉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42