[发明专利]高速铣刀服役性能关联分析方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高速铣刀及切削性能评价方法，具体涉及高速铣刀服役行为特征模型及其灰色关联分析方法。

背景技术：

高速铣刀服役行为是铣刀材料、结构设计和切削性能研究的制高点，不仅能够综合反映铣刀在高速切削过程中的状态和表现，而且能够较全面地反映出铣刀产品经济和社会满意度，是检验高速铣刀产品能否满足关键零部件高效、高精度切削加工需求的最终判据。

目前，由于尚无全面综合考虑多特征量对高速铣削加工过程影响的分析方法，在评价高速铣刀服役行为的数据完整性和清晰度方面存在诸多问题，限制了高速铣刀产品开发和应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高速铣刀服役行为特征模型构建与灰色关联分析方法，解决小样本、贫信息导致高速铣刀服役行为性影响因素和评价指标不确定性问题。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

高速铣刀服役性能关联分析方法，该方法包括如下步骤：

A、建立高速铣刀安全性判据，通过试验建立铣刀直径、齿数、刀齿分布及其交互作用对高速铣削安全稳定性分析，得到影响规律曲线；铣刀强度失效转速随直径和齿数增大而下降，在直径和齿数交互作用下，一阶模态固有频率存在较大差异，是对铣刀安全稳定切削性能产生较大影响参数；

B、建立满足加工效率和加工表面质量要求的高速铣刀服役行为特征模型；

C、通过高速铣刀服役性能灰色综合关联度分析，进行高速铣刀服役性能定量分析与评价。

一种上述的方法设计的铣刀，其组成包括：刀柄和镶在上面的刀齿，所述的刀齿为多齿，所述的刀齿之间呈不均匀分布，所述的铣刀直径为80mm以上，所述的多齿是5齿以上。

有益效果：

1.本发明提出一种表征铣刀结构参数及其交互作用对高速铣削安全稳定性影响的分析方法，解决了信息贫乏和不完整导致铣刀安全稳定性影响因素、评价指标不确定性问题，实现了高速铣刀设计和应用中服役性能定量分析与评价。

2.本发明采用灰色关联分析方法，建立高速铣刀服役行为特征模型，获得铣刀直径、齿数、刀齿分布及其交互作用对高速铣削安全稳定性影响规律，解决小样本、贫信息导致高速铣削安全稳定性影响因素和评价指标不确定性问题。

附图说明：

附图1是铣刀应力场分析曲线，图中，C1为直径50mm铣刀(4齿均布)最大剪应力曲线，C2为直径63mm铣刀(5齿均布)最大剪应力曲线，C3为直径80mm铣刀(5齿均布)最大剪应力曲线，C4为铣刀组件材料剪强度曲线。

附图2是铣刀模态分析结果，图中D₁为直径50mm铣刀固有频率，D₂为直径63mm铣刀固有频率，D₃为直径80mm铣刀固有频率。

附图3是高速铣刀应力场分析曲线，图中C5为直径50mm铣刀(刀齿均布)最大剪应力曲线，C6为直径50mm铣刀(刀齿不均匀分布)最大剪应力曲线，C7为直径63mm铣刀(刀齿均布)最大剪应力曲线，C8为直径63mm铣刀(刀齿不均匀分布)最大剪应力曲线，C9为铣刀组件材料剪强度曲线。

附图4是刀齿分布对高速铣刀固有频率的影响图，图中A为相邻齿距差为2°铣刀固有频率，B为相邻齿距差为3°铣刀固有频率，C为相邻齿距差为4°铣刀固有频率，D为相邻齿距差为5°铣刀固有频率。

具体实施方式：

实施例1：

高速铣刀服役性能关联分析方法，该方法包括如下步骤：

1.建立高速铣刀安全性判据：

高速铣刀是由刀体、紧固螺钉、刀片等组件构成的一个串联系统。高速铣削过程中，过大离心力与动态切削力导致铣刀结构性超载，并引起振动时，高速铣刀可能会因刀体、刀片和螺钉等组件的变形、断裂或共振而失效，则铣刀安全性判据为：

n≤n_f1/1.6，n≥n_f2·k_g或n≤n_f2/k_g                      (1)

n_f1＝min(n₁，n₂，n₃，...，n_i)，n_f2≈60f_gi/k_z           (2)