[发明专利]一种测量微钻各部分载荷分布的方法

说明书

本发明涉及一种测量微钻各部分载荷分布的方法，属于钻削加工中的切削力测量领域。本发明方法为：第一步：将实验钻刀分为两类，一种是完好刀具，一种是磨削掉一条主切削刃的刀具，磨削厚度不小于主切削刃每转进给量；第二步：搭建钻削测力系统，并对其校正；第三步：测量两类钻刀的轴向推力，计算钻尖的载荷分布，分析进给量对钻尖各部分的影响程度，用于改善工艺参数；第四步：测量两类钻刀在磨损状态下的轴向推力，按照第三步的方法计算载荷分布；第五步：计算两类钻刀在磨损状态下的犁耕载荷分布和所占比重，从而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。

技术领域

本发明涉及一种测量微钻各部分载荷分布的方法，属于钻削加工中的切削力测量领域。

背景技术

传统钻削刀具的切削刃是呈微小的圆弧刃，在切削过程中往往被忽略，而微钻刀具的钻削尺寸在毫米级甚至微米级，使得工具小型化，尤其是刀具连续加工后的磨损使圆刃半径增大，那么圆刃结构就应当被考虑。

传统的钻削力测量都是对整个刀具总的推力测量，是轴向的切削力与犁耕力的叠加。而刀具分为主切削刃和横刃，每部分的推力无法测量，更没法求解出两部分的犁耕力，难以揭示两部分切削刃的磨损程度。

切削刃半径的存在使刀具并非完全切削，呈现犁耕效应的挤压状态，工件发生弹性变形，这在微钻中尤其明显。随着刀具磨损造成的切削刃半径增大，犁耕力也随之增加，大量的弹性形变会增加工件表面的毛刺，不利于切削工艺的成形。因此，在微钻工艺方面，通过对犁耕力的测量，研究刀具磨损与犁耕力的对应关系，评价刀具连续加工时的磨损变化，确定刀具的保养条件，对指导微钻工艺具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量微钻各部分载荷分布的方法，该方法可以测量钻尖两部分连续作业时的受力情况，间接计算出犁耕力，建立刀刃磨损与犁耕力的映射关系，从而求解出犁耕力与刀具磨损量的解析模型，对于磨损的刀具进行全生命周期的评价，那么当犁耕力达到一定范围时，就需要对微钻刀具进行维修保养，以维持刀具的工艺质量，保障工件的加工精度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种测量微钻各部分载荷分布的方法，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；