【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于刀具性能测试，尤其涉及双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台及方法。
技术介绍
1、由于实施绿色制造工程，持续推进工业重点领域节能降碳计划的要求，固态异种双金属材料因其兼顾轻量化、可持续性和低成本等优势在汽车工业得到广泛关注，应用前景广阔。然而，如图1(a)、图1(b)所示，由于双金属材料切削刃处应力状态呈现局部差异化，造成刀具磨/破损严重、刀具寿命稳定性低，这对刀具性能和工艺优化提出了极大挑战。由于零部件的复杂特征和加工工艺的集成化，断续切削越来越多在生产实践中得到应用。断续切削过程中，刀具的工作环境恶劣，极易发生崩刃、剥落、裂纹和碎断等破损失效，导致在同样的切削条件下，断续切削刀具的使用寿命远远低于连续切削刀具的使用寿命，严重影响企业生产效率的提升及生产成本的降低，因而如何提高断续切削加工刀具的使用寿命已成为亟待解决的生产实践问题。
2、提高断续切削加工刀具寿命的第一步是如何搭建断续切削刀具性能评价测试平台。现在的断续切削刀具性能测试往往是针对车削设计，即将棒料工件连续的圆周面打断，实现车刀和圆周面的断续接触。此种方法虽然可以实现断续切削，但对于孔类特征而言，刀具与工件的相对运动轨迹与车外圆完全不同；在加工孔类零件时，刀具旋转是主运动，切削过程中，刀-工之间的相互作用力对刀具的动平衡的影响不可忽视。
3、因此，现有车削平台搭建方法不能应用于孔类特征的断续铣削、断续镗削等加工条件下刀具切削性能的评价测试。目前孔类工件的断续切削刀具性能评价测试方法仍属于空白。
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台及方法，针对双金属材料断续切削孔类特征工件，进行圆弧面的断续切削，通过调整工件圆弧度数和缺口个数实现对断续程度大小进行控制，实现对刀具断续切削性能的测试评价。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台。
4、双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，包括主轴、夹具和底座，所述夹具设置于底座之上，所述夹具夹持有待加工工件，所述待加工工件的被加工面为圆弧面，所述被加工面上设置有缺口，所述主轴底部设置有刀盘，所述刀盘上设置有刀片，所述主轴带动刀片转动，同时带动刀片朝向待加工工件进给运动，实现圆弧面的断续切削。
5、可选的，所述底座上还设置有测力系统，所述测力系统包括压电式测力计、电荷放大器和数据采集器，所述压电式测力计用于测量断续切削过程中圆弧面的压力，并将压力转换为电压信号，将电压信号经电荷放大器传输至数据采集卡，经数据采集卡传输至上位机进行切削力的显示。
6、可选的，还包括温度采集装置，所述温度采集装置对准刀片的刀尖位置，测量切削区的温度测量。
7、可选的，所述待加工工件为双金属材料制成，两层金属材料之间焊接固定。
8、可选的，所述缺口的数量设置有一个或多个。
9、本专利技术第二方面提供了双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试方法。
10、一种基于第一方面所述双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台的测试方法，包括以下步骤：
11、确定待加工工件被加工面的圆弧度数、缺口个数，对断续程度大小进行控制；
12、将待加工工件固定于夹具上，搭建双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台；
13、启动主轴，利用刀片对待加工工件进行断续切削；
14、记录切削过程中的切削力、切削温度；
15、切削完成后，获取切削后刀具的磨损数据、表面质量数据、金属去除率；
16、建立刀具切削性能评价模型，用层次分析法确定各个层次之间及方案层指标对目标层的权值，用灰色关联分析将工件各个评价指标的原始数据转化为灰色关联系数，求出加权关联关系度，综合评价刀具切削性能。
17、可选的，所述断续程度的大小通过每个旋转周期内的断续次数n、单位长度上的断续次数nx和断续率dl三个参数表示：
18、n＝x+1
19、
20、
21、其中，待加工工件圆弧面直径为dw、角度为α，缺口数量为x个，每个缺口的夹角为β，刀盘盘体的转速为n。
22、可选的，用层次分析法确定各个层次之间及方案层指标对目标层的权值，具体为：
23、建立双金属工件加工评价系统的层次分析结构，确定目的层、准则层和方案层指标；
24、基于同层各指标相对于上一层指标的重要性进行两两比较打分,构建判断矩阵；
25、对判断矩阵进行一致性检验；
26、确定各个层次之间及方案层指标对目标层指标的权值。
27、可选的，用灰色关联分析将工件各个评价指标的原始数据转化为灰色关联系数，具体为：
28、利用各个评价指标的最优值，确定参考指标序列；
29、对参考指标序列内的原始指标数值进行规划化处理；
30、将处理后的原始指标数值进行关联计算，获得关联系数矩阵。
31、可选的，基于各个层次之间及方案层指标对目标层指标的权值，组成权重矩阵；
32、基于关联系数矩阵和权重矩阵，得到方案层对目的层的加权关联关系度；
33、基于加权关联关系度对刀具切削性能进行评价。
34、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
35、本专利技术提供了一种双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台及方法，可以进行圆弧面的断续切削，用于刀具断续切削性能的测试评价，实现不同断续程度下的刀具切削性能评价测试和测试过程中切削力、切削温度和待评价的可转位刀片寿命的在线测量，实现过程和方法简单、方便，便于安装，可重复使用，有效降低刀具性能测试成本，可快速更换工件及其数量，装夹安全可靠。
36、本专利技术断续程度大小的控制可通过调整工件圆弧度数和缺口个数实现，断续程度的大小可通过每个旋转周期内的断续次数、单位长度上的断续次数和断续率三个参数表示，通过三个参数对断续程度进行控制，便于在多种断续条件下进行数据的采集。
37、本专利技术采用灰色关联分析和层次分析法建立刀具切削性能评价模型，用层次分析法确定各个层次之间及方案层指标对目标层的权值，再用灰色关联分析将双金属工件各个评价指标的原始数据转化为灰色关联系数，最后用两种方法分别得出的权值和灰色关联系数来求出加权关联关系度，来综合评价刀具切削性能，结果更加准确。
38、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，包括主轴、夹具和底座，所述夹具设置于底座之上，所述夹具夹持有待加工工件，所述待加工工件的被加工面为圆弧面，所述被加工面上设置有缺口，所述主轴底部设置有刀盘，所述刀盘上设置有刀片，所述主轴带动刀片转动，同时带动刀片朝向待加工工件进给运动，实现圆弧面的断续切削。
2.如权利要求1所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，所述底座上还设置有测力系统，所述测力系统包括压电式测力计、电荷放大器和数据采集器，所述压电式测力计用于测量断续切削过程中圆弧面的压力，并将压力转换为电压信号，将电压信号经电荷放大器传输至数据采集卡，经数据采集卡传输至上位机进行切削力的显示。
3.如权利要求1所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，还包括温度采集装置，所述温度采集装置对准刀片的刀尖位置，测量切削区的温度测量。
4.如权利要求1所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，所述待加工工件为双金属材料制成，两层金属材料之间焊接固定。
5.如权利
6.一种如权利要求1-5任一项所述双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台的测试方法，其特征在于，所述断续程度的大小通过每个旋转周期内的断续次数N、单位长度上的断续次数Nx和断续率Dl三个参数表示：
8.如权利要求6所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台的测试方法，其特征在于，用层次分析法确定各个层次之间及方案层指标对目标层的权值，具体为：
9.如权利要求8所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台的测试方法，其特征在于，用灰色关联分析将工件各个评价指标的原始数据转化为灰色关联系数，具体为：
10.如权利要求9所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台的测试方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，包括主轴、夹具和底座，所述夹具设置于底座之上，所述夹具夹持有待加工工件，所述待加工工件的被加工面为圆弧面，所述被加工面上设置有缺口，所述主轴底部设置有刀盘，所述刀盘上设置有刀片，所述主轴带动刀片转动，同时带动刀片朝向待加工工件进给运动，实现圆弧面的断续切削。
2.如权利要求1所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，所述底座上还设置有测力系统，所述测力系统包括压电式测力计、电荷放大器和数据采集器，所述压电式测力计用于测量断续切削过程中圆弧面的压力，并将压力转换为电压信号，将电压信号经电荷放大器传输至数据采集卡，经数据采集卡传输至上位机进行切削力的显示。
3.如权利要求1所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，还包括温度采集装置，所述温度采集装置对准刀片的刀尖位置，测量切削区的温度测量。
4.如权利要求1所述的双金属材料断续镗/铣削刀具性能评价测试平台，其特征在于，所述待加工工件为双金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪建奕，杨朝会，任小平，吴恩泽，李英豪，李天宇，李林，
申请(专利权)人：青岛青特众力车桥有限公司，
类型：发明
国别省市：
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