[发明专利]一种高效铣刀累积摩擦磨损边界识别与验证方法

说明书

本发明为一种高效铣刀累积摩擦磨损边界识别与验证方法，属于铣刀技术领域，是针对现有铣削实验方法研究刀齿后刀面最大磨损宽度随铣削行程变化，无法揭示铣削振动和刀齿误差作用下刀齿后刀面摩擦磨损边界形成过程的缺陷所提出，其包括高效铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界测量与表征方法、高效铣刀轴向分层铣削仿真模型及边界条件构建方法、刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界识别方法、刀齿后刀面累积摩擦磨损边界解算及验证方法。本发明提出高效铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界测量与表征方法，建立刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界仿真识别方法，提出刀齿后刀面累积摩擦磨损边界解算方法，为揭示刀齿后刀面累积摩擦磨损边界形成过程提供了一种有效的模型。

技术领域：

本发明属于铣刀技术领域，具体涉及一种高效铣刀累积摩擦磨损边界识别与验证方法。

背景技术：

高效铣刀因其高效的切削性能而广泛应用于航空航天领域大型钛合金结构件加工中，在铣削过程中，受铣削振动和刀齿误差影响，铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的形成与演变存在不确定性，使得高效铣刀的整体使用寿命难以准确的评估和预测，由此导致工件加工质量不稳定，生产成本增加。

受铣削振动和刀齿误差的影响，铣刀刀齿后刀面的摩擦磨损边界形成过程的不确定性，是预测刀具使用寿命的关键。目前，虽然已有关于铣刀刀齿后刀面摩擦磨损的研究，但是主要集中在通过铣削实验揭示刀齿后刀面摩擦磨损宽度随铣削行程的变化特性，通过对刀齿后刀面磨损宽度的研究却无法揭示随铣削形成变化铣刀刀齿后刀面与工件之间的接触关系，同时由于实验局限性，无法通过铣削实验获取刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界，进而导致无法通过铣削实验的方法揭示出刀齿后刀面瞬时与累积摩擦磨损边界曲线之间的关系和累积摩擦磨损边界曲线的形成过程。

发明内容：

本发明为克服现有铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的形成与演变过程，难以准确地评估和预测高效铣刀整体的使用寿命的缺陷，提供了一种高效铣刀累积摩擦磨损边界识别与验证方法，该方法利用铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界测量与表征方法、刀齿后刀面瞬时摩擦磨损仿真边界识别方法、铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损仿真边界解算方法，对铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界解算方法的正确性进行验证。

本发明采用的技术方案在于：一种高效铣刀累积摩擦磨损边界识别与验证方法，具体包括以下步骤：

步骤A：提出高效铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界测量与表征方法，构建铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界测量坐标系，在测量坐标系中表征铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界的曲线形状和位置；

步骤B：将铣削方式、铣削振动、刀齿误差和不同层待加工表面差异性考虑为仿真边界条件，提出高效铣刀轴向分层铣削仿真模型及边界条件构建方法；

步骤C：利用高效铣刀轴向分层铣削仿真模型进行高效铣刀轴向分层铣削热力耦合场仿真，并提取铣刀刀齿后刀面瞬时温度、等效应力、等效应变分布场，根据铣刀刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界形成过程，提出刀齿后刀面瞬时摩擦磨损仿真边界识别方法；

步骤D：根据步骤C获取不同时刻刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界，分析刀齿后刀面累积摩擦磨损边界形成过程，提出铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损仿真边界解算方法，并计算通过仿真和实验获得的铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界曲线灰色关联度和平均相对误差，验证铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界解算方法的正确性。

优选地，所述步骤A，还包括以下步骤：

步骤A1：振动作用下高效铣刀的铣削方式：在工件坐标系中，利用铣刀坐标系的偏置和振动作用下铣刀切削状态反映铣削振动对高效铣刀切削过程的影响；

步骤A2：根据高效铣刀结构特点，确定铣刀刀齿误差及其后刀面摩擦磨损测量方法；

步骤A3：利用铣削振动与刀齿误差影响下的工件坐标系、铣刀坐标系、刀齿坐标系和后刀面摩擦磨损边界测量坐标系之间的关系矩阵，反映铣削振动与刀齿误差对刀齿后刀面与工件瞬时接触关系的影响；