[发明专利]高速铣刀安全可靠性分析评价方法

权利要求书

1.一种高速铣刀安全可靠性分析评价方法，其特征是：第一步依据淬硬钢曲面硬度和曲率分布特征，进行高速铣刀切削载荷分析；第二步利用高速铣刀切削淬硬钢失效判据，进行离心力与切削载荷作用下铣刀失效判定；第三步运用安全裕度模型对铣刀安全可靠性进行分析、评价；第四步采用高速铣刀安全裕度控制方法，进行高速铣刀安全可靠工艺条件求解；第五步高速铣刀切削淬硬钢曲面安全可靠性分析；所述的依据淬硬钢曲面硬度和曲率分布特征，进行高速铣刀切削载荷分析，高速铣削淬硬钢过程中，铣刀及其组件所承受的载荷主要包括：

                         （1）

                （2）

                                  （3）

单位时间内、单位面积上分别从前刀面和后刀面流入铣刀的热流密度分别为：

   （4）

     （5）。

2. 根据权利要求1所述的高速铣刀安全可靠性分析评价方法，其特征是：所述的利用高速铣刀切削淬硬钢失效判据，进行离心力与切削载荷作用下铣刀失效判定根据第一步所述的高速球头铣刀加工淬硬钢离心力与切削力较大，尤其在切入、切出的时候，对铣刀的冲击很大，振动较剧烈，离心力与切削力载荷通过铣刀组件接合面被传递到螺钉和刀体上，使得高速铣削产生的高频冲击对铣刀造成断裂和疲劳的危险；同时，高速铣削淬硬钢产生的切削热直接影响铣刀的热应力分布，铣刀受到周期性热载荷的冲击，极易产生热裂纹从而导致破损，铣刀切削力和切削热之间的交互作用直接影响其物理场分布和切削性能。

3.根据权利要求1或2所述的高速铣刀安全可靠性分析评价方法，其特征是：所述的运用安全裕度模型对铣刀安全可靠性进行分析、评价，高速铣刀失效判据曲线与物理场分布特性曲线之间的距离称为“安全裕度”：

                                  （6）

并且根据所述的铣刀组件材料特性对其安全裕度影响和淬硬钢加工对切削效率的需求，建立高速球头铣刀切削淬硬钢高效切削安全可靠性评价模型；

则由式（6）可得铣刀安全可靠性为：

                            （7）。

4.根据权利要求1或2所述的高速铣刀安全可靠性分析评价方法，其特征是：所述的采用高速铣刀安全裕度控制方法，进行高速铣刀安全可靠工艺条件求解，采用高速铣刀安全裕度模型，综合考虑工件几何、硬度特征和铣刀结构、切削路径及切削参数对铣刀冲击、疲劳、强度、刚度安全裕度影响，通过淬硬钢加工表面曲率与硬度分布识别、分析，进行高速铣削淬硬钢复杂曲面安全、可靠性及其工艺条件求解；具体方法是针对淬硬钢硬度与曲率分布特性，通过铣刀冲击能量与冲击作用强度分析，控制铣刀有效冲击切削载荷和冲击应力增幅，获得满足铣刀冲击应力安全裕度要求的最高转速和最小每齿进给量；以铣刀切削温度裕度为约束条件，以获得相对均衡的铣刀热力耦合场安全裕度为目标，通过稳定切削层和单位切削力，抑制铣刀破损，获得满足铣刀强度要求的铣刀结构、切削路径与切削参数工艺域；在抑制铣刀组件变形和高频振动基础上，获得满足铣刀服役疲劳寿命要求的工艺域。