[发明专利]一种测量微钻各部分载荷分布的方法

权利要求书

1.一种测量微钻各部分载荷分布的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、两把锋利的微钻刀具，记为刀具1和刀具2；将刀具2的一条主切削刃进行磨削，磨削的厚度不小于f为刀具进给量，为刀具的外刃半角，使得所述磨削部分不会切削工件，横刃和另一条主切削刃保持完整；两刀具的其余尺寸参数均相同；

步骤二、微钻刀具安装在刀具夹具上，刀具夹具与机床主轴相连接；将测力仪固定在机床工作台上，工装安装在测力仪上，工装将工件两头固定；测力仪连接数据采集系统，数据采集系统与PC机相连；

步骤三、锋利刀具钻削实验；

3.1刀具1对工件进行钻削，测力计的受力平面垂直于机床的主轴；测力计从刀具钻削开始时刻进行采集，到刀具主切削刃完全钻入工件时采集停止，总的采集次数为m；根据进给量确定的刀具运动轨迹，得到整个刀具1的推力随时间的变化数据集，记为：

F₁(t_i)＝{F_1i|i＝1,2,······,m} (1)

F_1i为第i次测量的刀具1推力；

3.2刀具2对工件进行钻削，测力计的受力平面依然垂直于机床的主轴；由于刀具2只有一条主切削刃，每转进给量只有刀具1的一半，故钻削时间翻倍，采集次数为2m；根据进给量确定的刀具运动轨迹，得到刀具2沿切削方向的推力随时间的变化数据集，记为：

F₂(t_i)＝{F_2i|i＝1,2,······,2m} (2)

F_2i为第i次测量的刀具2推力；

3.3刀具的推力是横刃推力和主切削刃轴向推力之和，3.2部分测出了一条主切削刃和横刃的刀具轴向推力，3.1部分则测出了总推力，则每条主切削刃沿切削方向的推力随时间的变化数据集为：

F_mi为第i次测量的主切削刃推力；

横刃推力随时间的变化数据集：

F_c(t_i)＝2F₂(t_2i)-F₁(t_i)＝{F_ci|i＝1,2,······,m} (4)

F_ci为第i次测量的横刃推力；

3.4刀具的直径为D，横刃直径为D_c，主轴转速为n，每转进给量为f，那么刀具1的总钻削时间

分别将刀具1和刀具2的一条主切削刃均等分成n₁份，则总切削时间同样等分成n₁份，每等份时间内会有多个数据，取数据均值作为该时间段在切削方向上的推力；则主切削刃上第j段的切削载荷为第j时间段与第j-1时间段的数据之差，主切削刃上每段的切削载荷数据集表示如下：

为主切削刃上第j段的切削载荷；

将横刃同样等分成n₂份，由于每段的载荷是等同的，那么横刃的切削载荷分布为：

步骤四、磨损刀具钻削实验；

锋利的微钻的切削刃半径只有几微米，可看作是完全切削状态，切削工件时只产生塑性变形；但是当刀具磨损后，切削刃半径变大就导致了弹性变形，产生犁耕现象，故磨损刀具各段的载荷是切削载荷与犁耕载荷的叠加；

刀具在工件上重复进行钻削作业，钻削固定深度后，重复步骤三，得到磨损后微钻各部分的载荷分布；所以刀具1和刀具2主切削刃与横刃磨损后的载荷分布集为ΔF′_m(j)和ΔF′_c(j)；

步骤五、刀具犁耕负载计算

由步骤四可知，磨损刀具各部分的载荷是切削载荷和犁耕载荷的叠加，那么根据锋利刀具和磨损刀具的钻削实验产生的数据集，计算出刀具1和刀具2磨损后的主切削刃与横刃的犁耕载荷数据集为F_mp(j)＝ΔF′_m(j)-ΔF_m(j)和F_cp(j)＝ΔF′_c(j)-ΔF_c(j)；

步骤六、根据步骤五所得的计算两类钻刀在磨损状态下的犁耕载荷分布和所占比重，分析刀具磨损度对钻削工艺质量的影响以及需要采取的解决措施。