[发明专利]一种铣刀寿命控制方法

说明书

本申请提供了一种铣刀寿命控制方法，所述的铣刀用于梯度功能材料表面铣削，将梯度功能材料的试样划分为多个梯度区，获得每个梯度区的均分铣刀磨损量阈值，根据均分铣刀磨损量阈值计算每个梯度区的最优铣削速度，根据每个梯度区的最优铣削速度获得每个梯度区的铣刀实际磨损量，实现分区调速控制铣刀寿命。本申请所述的一种铣刀寿命控制方法，在不降低切削效率的前提下，可确保异种金属梯度功能材料大平面铣削加工的刀具耐用度及被加工表面质量；仅通过调节铣削速度来实现铣刀寿命控制，可实施性强；铣刀寿命试验历时一般不超过5小时，且试验次数少、成本低。

技术领域

本申请涉及一种金属切削刀具的寿命控制方法，具体涉及一种面向异种金属梯度功能材料大平面的铣刀寿命控制方法，属于机械切削加工技术领域。

背景技术

随着我国能源与电力需求的不断攀升，其重大装备服役环境的极端化对材料性能提出了严苛要求。为满足重大装备部件精密配合表面不同位置的差异化性能需求，以核电汽轮机缸体为代表的部分重大装备部件逐渐开始大面积使用异种金属梯度功能材料。当前，激光熔覆成形法是大面积制备异种金属梯度功能材料的主要方法，以激光熔覆工艺制备的异种金属梯度功能材料的表面精度低、质量差，无法满足重大装备部件装配要求，因此，需要进行铣削加工后处理。然而，在铣削加工过程中，异种金属梯度功能材料存在物理性能梯度会引起铣刀磨损机理发生动态突变，铣刀耐用度极低，其一旦发生中途失效，势必严重破坏被加工精密配合表面完整性与一致性，致使重大装备部件遭受不可修复损伤。

近年来，随着新材料、新工艺的快速发展，研发与工程人员逐渐认识到切削刀具寿命对被加工件表面质量有着显著影响，广泛开展刀具寿命预测及其剩余寿命挖掘研究。公开号为CN105014481A的中国发明专利提出了一种便携式刀具磨损测量仪及采用该测量仪预测刀具剩余寿命的方法，结构简单，安装方便，能准确预测刀具剩余寿命；公开号为CN106778010A的中国发明专利提供一种基于数据驱动支持向量回归机的TBM刀具寿命预测方法，选用大量现场挖掘的数据作为参变量，并在此基础上构建了基于支持向量回归机的模型，提高了刀具寿命的预测精度；公开号为CN104002195A的中国发明专利提供了一种基于能量的刀具寿命预测系统，通过对刀具切削过程中电流、电压信号的实时监测，得到刀具切削过程中功率的实时变化，获取刀具消耗的能量，从而预测刀具的剩余寿命；公开号为CN106021796A的中国发明专利提出了一种铬钢叶片型面加工用球头铣刀的剩余寿命预测方法，通过实验测量球头铣刀后刀面磨损带平均宽度，建立该球头铣刀的剩余寿命预测关系式和全寿命函数关系式，实现对所述球头铣刀的剩余加工寿命的预测；公开号为CN103793762A的中国发明专利提出一种基于小样本多类型参数的刀具寿命预测方法，其考虑刀具的设计、制造到使用中的参数改变对刀具寿命的影响，实现更为准确的刀具寿命预测；公开号为CN106312688A的中国发明专利提出了一种内置寿命统计芯片的刀具及刀具寿命统计方法，通过将芯片组嵌入刀具体内部的方法，实现刀具寿命的精准统计；公开号为CN106334969A的中国发明专利提出一种用于切削动力工具的刀具寿命估计方法，通过搭建用于切削动力工具的刀具寿命估计的装置，建立信号的小波能量谱与刀具寿命的映射关系模型，实现刀具寿命估计；公开号为CN102284887A的中国发明专利提出了一种大型铸锻件荒加工用车削刀具寿命监测仪，通过工件加工表面图像采集、多图像合成、全圆周图像处理、有效切削距离的精确计算等一列步骤，实现刀具寿命预测与报警。然而，所有上述专利仅为切削刀具寿命预测或剩余寿命挖掘，无法有效控制刀具寿命，更无法解决异种金属梯度功能材料大平面铣削加工过程中由工件材料物理性能梯度引起的铣刀耐用度过低及中途失效。

发明内容

针对异种金属梯度功能材料性能梯度引发的铣削加工刀具中途失效，进而严重破坏被加工表面质量的难题，本发明提出一种面向异种金属梯度功能材料大平面的铣刀寿命控制方法，所述的铣刀用于梯度功能材料表面铣削，将梯度功能材料的试样划分为多个梯度区，获得每个梯度区的均分铣刀磨损量阈值，根据均分铣刀磨损量阈值计算每个梯度区的最优铣削速度，根据每个梯度区的最优铣削速度获得每个梯度区的铣刀实际磨损量，实现分区调速控制铣刀寿命。