[发明专利]多切削阶段的刀具剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种多切削阶段的刀具剩余寿命预测方法，按照以下步骤实施：步骤一、建立单阶段刀具剩余寿命预测模型；步骤二、基于单阶段刀具剩余寿命预测模型，建立多阶段刀具剩余寿命预测模型，计算多阶段刀具寿命的概率密度函数；步骤三、对所述多阶段刀具剩余寿命预测模型的模型参数进行先验估计和后验更新；步骤四、结合步骤一种的单阶段刀具的剩余寿命预测模型、步骤二中的多阶段刀具寿命的概率密度函数和步骤三中更新后的模型参数，即得到经过更新后的刀具剩余寿命概率密度函数，根据所得刀具剩余寿命密度函数和所需可靠度计算刀具剩余寿命。解决了现有技术无法解决多切削阶段刀具剩余寿命预测的问题。

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，具体涉及一种多切削阶段的刀具剩余寿命预测方法。

背景技术

刀具剩余寿命预测是数控加工领域的一项重大课题，准确预测刀具剩余寿命能够提高加工可靠性，降低加工成本。现有的刀具剩余寿命预测模型面向单一工况、单一阶段。实际加工过程中，一把刀具可能经历不同工况下的多个切削任务。不同工况下，刀具的切削速度、进给量、悬伸长度等参数不同，影响切削过程产生的切削力、切削热和振动情况，进而导致刀具剩余寿命产生差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种多切削阶段的刀具剩余寿命预测方法，以解决现有技术无法解决多切削阶段刀具剩余寿命预测的问题。

本发明采用以下技术方案：多切削阶段的刀具剩余寿命预测方法，按照以下步骤实施：

步骤一、建立单阶段刀具剩余寿命预测模型；

步骤二、基于单阶段刀具剩余寿命预测模型，建立多阶段刀具剩余寿命预测模型，计算多阶段刀具寿命的概率密度函数；

步骤三、对所述多阶段刀具剩余寿命预测模型的模型参数进行先验估计和后验更新；

步骤四、结合步骤一种的单阶段刀具的剩余寿命预测模型、步骤二中的多阶段刀具寿命的概率密度函数和步骤三中更新后的模型参数，即得到经过更新后的刀具剩余寿命概率密度函数，根据所得刀具剩余寿命密度函数和所需可靠度计算刀具剩余寿命。

进一步的，步骤一的具体内容是：

在刀具只经历一种切削工况时，定义X(t)代表刀具在t时刻的刀具后刀面磨损量；引入参数向量θ，θ＝(a_w,b_w)，a_w为一个服从均值为方差为的正态随机变量，即b_w为固定参数；采用描述刀具后刀面磨损量退化过程；

刀具后刀面磨损量穿越失效阈值w的首达时间即为刀具寿命，设在t_k时刻刀具剩余寿命为T_R，则T_R可以表示为：

T_R＝inf{t_r:X(t_r+t_k)≥w} (1)。

进一步的，步骤二中建立多阶段刀具剩余寿命预测模型的方法为：

根据工况变化的时间点将多阶段切削过程分成n个单阶段切削过程，则多阶段刀具剩余寿命预测模型表示为：

其中，X(t)代表刀具在t时刻的刀具后刀面磨损量；X(0)代表刀具后刀面磨损量初始值；X₁(t),X₂(t)…X_K(t)为单阶段的非线性维纳过程，I_(*,*)(t)为示性函数，当t∈(*,*)时函数值为1，其余为0；X(t_i)为刀具后刀面磨损量退化阶段的分界值；t_i为切削参数改变的时间；K为刀具经历的阶段数。