高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，属于机械加工领域。包括：振动作用下铣刀与刀齿瞬时位姿及接触角解算方法；刀齿后刀面瞬时摩擦变量解算方法；刀齿后刀面摩擦变量时域特性识别方法；刀齿后刀面摩擦变量频域特性识别方法；刀齿后刀面非稳态摩擦分布特性识别方法；刀齿后刀面非稳态摩擦差异性识别方法；铣削振动对后刀面非稳态摩擦影响识别方法；刀齿后刀面摩擦的响应特性与实验验证方法，本发明专利技术研发目的是为了解决已有关于铣刀摩擦速度的研究方法忽略铣削参数、刀齿误差和铣刀振动影响，导致的刀齿后刀面与加工过渡表面瞬时接触关系的模糊性的问题，用于高效铣刀及高效铣削工艺设计，可有效控制高效铣刀刀齿后刀面的摩擦磨损过程。摩擦磨损过程。摩擦磨损过程。
【技术实现步骤摘要】
高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法
[0001]本专利技术涉及高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，属于机械加工领域。
技术介绍
[0002]高效铣刀在铣削加工中，受刀齿误差和铣削振动的综合影响，铣刀及刀齿在切削过程处于不稳定状态，使得高效铣刀和刀齿的位姿不断发生变化，直接影响刀齿后刀面与工件加工过渡表面的瞬时接触关系，进而使刀齿后刀面的瞬时摩擦速度和摩擦能耗发生改变，铣刀各刀齿使用寿命存在明显的差异性。建立正确的摩擦特征参数解算模型，表征后刀面瞬时摩擦的非稳态特性，揭示刀齿误差和振动对刀齿后刀面瞬时摩擦特征变量的影响，对控制铣刀使用寿命具有工程价值。
[0003]已有关于铣刀摩擦速度的研究，忽略刀齿误差和铣削振动对刀工瞬态接触关系的影响，刀齿后刀面摩擦速度解算结果存在较大误差，无法正确反映刀齿后刀面瞬时摩擦状态；已有关于摩擦能耗的计算，忽略了刀工界面原子势能的转化，无法正确揭示摩擦能耗的本质，使得计算结果差距较大。在刀齿后刀面瞬时摩擦行为非稳态特性研究方面，通常利用瞬时摩擦速度和摩擦能耗的时域特征，表征瞬时摩擦行为的变化特性，采用该方法无法揭示刀齿后刀面复杂、多变的非稳态摩擦特性。
[0004]因此，亟需针对高效铣刀刀齿后刀面瞬时摩擦行为中存在的上述问题，考虑铣削参数、刀齿误差和振动的影响，建立高效铣刀及刀齿的瞬时位姿解算模型，基于摩擦功原理和刀工摩擦界面势能场作用下的原子激励，建立刀齿后刀面瞬时摩擦能耗解算模型；在此基础上，利用刀齿后刀面不同位置处瞬时摩擦行为的时域、频域特征变量和功率谱熵，揭示其复杂、多变的非稳态变化特性，利用互相关函数揭示铣削振动对刀齿后刀面瞬时摩擦行为的影响。
技术实现思路
[0005]本专利技术研发目的是为了解决已有关于铣刀摩擦速度的研究方法忽略铣削参数、刀齿误差和铣刀振动影响，导致的刀齿后刀面与加工过渡表面瞬时接触关系的模糊性的问题，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，包括：
[0008]步骤1，振动作用下铣刀与刀齿瞬时位姿及接触角解算方法；
[0009]步骤2，刀齿后刀面瞬时摩擦变量解算方法；
[0010]步骤3，刀齿后刀面摩擦变量时域特性识别方法；
[0011]步骤4，刀齿后刀面摩擦变量频域特性识别方法；
[0012]步骤5，刀齿后刀面非稳态摩擦分布特性识别方法；
[0013]步骤6，刀齿后刀面非稳态摩擦差异性识别方法；
[0014]步骤7，铣削振动对后刀面非稳态摩擦影响识别方法；
[0015]步骤8，刀齿后刀面摩擦的响应特性与实验验证方法。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]1.本专利技术利用铣削参数、刀齿误差和铣削振动对铣刀及刀齿瞬时切削行为的影响，揭示高效铣刀及刀齿瞬时位姿的变化特性，解决了已有方法忽略铣削参数、刀齿误差和铣刀振动影响，导致的刀齿后刀面与加工过渡表面瞬时接触关系的模糊性问题；
[0018]2.本专利技术利用刀齿后刀面的瞬时摩擦速度和摩擦能耗解算方法，求解刀齿后刀面不同位置处的瞬时摩擦行为变化特性，揭示出刀齿后刀面瞬时摩擦行为分布的差异性；
[0019]3.本专利技术利用刀齿后刀面瞬时摩擦行为的时域、频域特征变量和功率谱熵，揭示其复杂、多变的非稳态变化特性，利用互相关函数揭示铣削振动对刀齿后刀面瞬时摩擦行为的影响；
[0020]4.本专利技术提供的模型方法，用于高效铣刀及高效铣削工艺设计，可有效控制高效铣刀刀齿后刀面的摩擦磨损过程。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法的流程图；
[0022]图2是本专利技术具体实施方式一的铣刀结构及铣刀与工件接触关系图；
[0023]图3是本专利技术具体实施方式一的振动作用下的铣刀及刀齿坐标系位姿关系图；
[0024]图4是本专利技术具体实施方式一的振动作用下刀齿切入切出接触角示意图；
[0025]图5是本专利技术具体实施方式一的实验振动信号示意图；
[0026]图6是本专利技术具体实施方式一的铣刀及刀齿的轨迹与姿态角示意图，其中(a)为铣刀的轨迹，(b)为铣刀的姿态角，(c)为刀齿的轨迹，(d)为刀齿的姿态角；
[0027]图7是本专利技术具体实施方式一的后刀面与加工过渡表面瞬时接触关系图；
[0028]图8是本专利技术具体实施方式一的第221周期摩擦速度时域特性图；
[0029]图9是本专利技术具体实施方式一的第221周期摩擦能耗时域特性图；
[0030]图10是本专利技术具体实施方式一的刀齿1后刀面不同截面等效应力分布图；
[0031]图11是本专利技术具体实施方式一的刀齿1后刀面不同截面等效应变率分布图；
[0032]图12是本专利技术具体实施方式一的后刀面摩擦边界的表征及其特征点选取示意图；
[0033]图13是本专利技术具体实施方式一的摩擦变量时域参数表征图；
[0034]图14是本专利技术具体实施方式一的摩擦速度时域特征参数示意图，其中(a)为摩擦速度的最大值，(b)为摩擦速度的极差，(c)为摩擦速度的均方根值，(d)摩擦速度的峭度，(e)为摩擦速度的偏度；
[0035]图15是本专利技术具体实施方式一的摩擦能耗时域特征参数示意图，其中(a)为摩擦速度的最大值，(b)为摩擦速度的极差，(c)为摩擦速度的均方根值，(d)摩擦速度的峭度，(e)为摩擦速度的偏度；
[0036]图16是本专利技术具体实施方式一的第221周期摩擦速度的频谱和功率谱示意图，其中(a)为摩擦速度的频谱，(b)为摩擦速度的功率谱；
[0037]图17是本专利技术具体实施方式一的第221周期摩擦能耗的频谱和功率谱示意图，其
中(a)为摩擦速度的频谱，(b)为摩擦速度的功率谱；
[0038]图18是本专利技术具体实施方式一的摩擦特征变量分布特征参数表征图；
[0039]图19是本专利技术具体实施方式一的刀齿1不同位置摩擦速度时频参数变化图，其中(a)为摩擦速度峭度，(b)为摩擦速度功率谱熵；
[0040]图20是本专利技术具体实施方式一的刀齿1不同位置摩擦能耗时频参数变化图，其中(a)为摩擦速度峭度，(b)为摩擦速度功率谱熵；
[0041]图21是本专利技术具体实施方式一的摩擦特征变量差异性特征参数表征图；
[0042]图22是本专利技术具体实施方式一的不同刀齿相同位置e1点摩擦速度时频参数变化图，其中(a)为摩擦速度峭度，(b)为摩擦速度功率谱熵；
[0043]图23是本专利技术具体实施方式一的不同刀齿相同位置e1点摩擦能耗时频参数变化图，其中(a)为摩擦速度峭度，(b)为摩擦速度功率谱熵；
[0044]图24是本专利技术具体实施方式一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，其特征在于，包括：步骤1，振动作用下铣刀与刀齿瞬时位姿及接触角解算方法；步骤2，刀齿后刀面瞬时摩擦变量解算方法；步骤3，刀齿后刀面摩擦变量时域特性识别方法；步骤4，刀齿后刀面摩擦变量频域特性识别方法；步骤5，刀齿后刀面非稳态摩擦分布特性识别方法；步骤6，刀齿后刀面非稳态摩擦差异性识别方法；步骤7，铣削振动对后刀面非稳态摩擦影响识别方法；步骤8，刀齿后刀面摩擦的响应特性与实验验证方法。2.根据权利要求1所述的高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，其特征在于：所述步骤1包括：步骤1.1，获取工件结构参数、切削参数、铣刀结构参数、刀齿安装角度、刀齿误差和刀齿结构参数；步骤1.2，计算铣削振动下的铣刀、刀齿轨迹与瞬时姿态角，在刀齿误差和铣削振动影响下，铣刀及刀齿瞬时位姿呈非稳态偏置，直接改变刀齿切入切出工件过程中后刀面与加工过渡表面瞬时接触关系，瞬时接触的改变直接影响刀工接触状态，进而导致摩擦特征变量具有非稳态特性；步骤1.3，刀齿切入、切出工件接触角解算，利用振动作用下铣刀与工件瞬时接触关系，建立刀齿坐标系到工件坐标系的转换矩阵，获得振动和刀齿误差对铣刀及刀齿瞬时切削位姿和加工过渡表面的影响特性，构建刀齿切入切出工件的特征时间和接触角解算方法。3.根据权利要求1所述的高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，其特征在于：所述步骤2包括：步骤2.1，进行刀齿切削刃形成的加工过渡表面解算、刀齿后刀面瞬时位姿解算和刀齿后刀面瞬时热力耦合场解算；步骤2.2，根据步骤2.1获得接触几何变量、瞬时接触相对运动变量和瞬时接触应力；步骤2.3，根据步骤2.2建立铣刀刀齿后刀面与加工过渡表面的瞬时接触模型，通过运动学和几何关系解算刀齿后刀面任意一点的瞬时摩擦速度矢量；利用有限元仿真的热力耦合场和原子界面理论解算出瞬时摩擦能耗，获得在振动作用及铣刀刀齿误差的影响下，刀齿后刀面摩擦变量的时变特性。4.根据权利要求1所述的高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，其特征在于：所述步骤3包括：通过建立刀齿后刀面摩擦上下边界的判据，揭示刀齿后刀面摩擦边界的不确定性；通过摩擦变量解算模型，利用时域特征参数对摩擦变量进行表征，得出摩擦变量时域最大值、极差、均方根值、峭度和偏度，获得在时域内摩擦变量的非稳态特性。5.根据权利要求1所述的高效铣刀刀齿后刀面非稳态摩擦特性识别方法，其特征在于：所述步骤4包括：通过建立刀齿后刀面摩擦变量从时域到频域的转...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜彬，王彬旭，赵培轶，范丽丽，杨帆，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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