[发明专利]一种整体式平底立铣刀的刀具失效界限图建立方法及系统

权利要求书

1.一种整体式平底立铣刀的刀具失效界限图建立方法，其特征在于，所述方法包括：

获取预设参数范围内整体式平底立铣刀的多个初始切削参数；每个初始切削参数包括切削厚度和切削速度，每个切削参数设置不同的切削厚度和切削速度；

根据每个初始切削参数，分别建立整体式平底立铣刀的后刀面磨损宽度变化率模型，具体包括：根据每个初始切削参数，分别建立基于磨损机理的整体式平底立铣刀的后刀面磨损体积模型为建立基于几何的整体式平底立铣刀的后刀面磨损体积模型为将基于磨损机理的整体式平底立铣刀的后刀面磨损体积模型的体积等价于基于几何的整体式平底立铣刀的后刀面磨损体积模型的体积，获得每个初始切削参数的整体式平底立铣刀的后刀面磨损宽度变化率模型为其中，为第z个基于磨损机理的整体式平底立铣刀的后刀面磨损体积，σ_n-f(x)为后刀面磨损带位置x″处的正应力，w为切屑宽度，v_z为第z个初始切削参数的切削速度，Δt_z为第z个切削有效时间，f_z为每齿进给量，R为刀具半径，为第z个初始切削参数的切削厚度，H0为硬质合金硬度，a为与温度有关的系数，K为切削刃上剪应力和工件上剪切流动应力的比值，为第z个刀具后刀面和工件接触面的温度，H_t为铣刀表面硬度值，n为三体磨粒磨损常数，VB为铣刀后刀面磨损宽度，d为粘结磨损系数，D₀为方程式系数，Q为扩散磨损过程活化能，R_Q为气体常数，为第z个基于几何的整体式平底立铣刀的后刀面磨损体积，λ_s为刀具刃倾角，为第z个后刀面磨损宽度变化率，ΔVB_z为第z个铣刀后刀面磨损宽度变化量，α为后角，γ_n为前角；

确定每个后刀面磨损宽度变化率模型的磨损宽度的最大值，并筛选出磨损宽度的最大值大于或等于磨损宽度阈值的后刀面磨损宽度变化率模型，获得筛选出的后刀面磨损宽度变化率模型对应的初始切削参数，确定为第一切削参数；

根据每个初始切削参数，分别建立整体式平底立铣刀的前刀面月牙洼磨损深度变化率模型，具体包括：根据每个初始切削参数的切削厚度，分别建立整体式平底立铣刀的前刀面法向接触应力分布模型为根据每个初始切削参数，分别建立整体式平底立铣刀的前刀面温度分布函数模型为根据每个初始切削参数的切削速度，基于磨粒磨损机理，分别建立整体式平底立铣刀的前刀面磨粒磨损率模型为根据每个前刀面法向接触应力分布模型和每个前刀面温度分布函数模型，基于粘结磨损机理，分别建立整体式平底立铣刀的前刀面粘结磨损率模型为根据每个前刀面温度分布函数模型和每个前刀面温度分布函数模型对应的切削速度，基于扩散磨损机理，分别建立整体式平底立铣刀的前刀面扩散磨损率模型为根据每个切削参数建立的前刀面磨粒磨损率模型、前刀面粘结磨损率模型和前刀面扩散磨损率模型，分别建立每个初始切削参数的整体式平底立铣刀的前刀面月牙洼深度变化率模型为其中，为第z个初始切削参数的切削厚度对应的前刀面法向接触应力，σ_tip-rake是刀尖处最大法向接触应力，是第z个初始切削参数的切削厚度对应的刀屑接触长度，为第z个初始切削参数的切削厚度对应的最大切屑厚度，φ_n为剪切角，γ_n为前角，β_n为摩擦角，ξ₁为相关幂指数，η_c为切屑流出角，R为刀具半径，f为每齿进给量，ξ为应力指数参数，x为刀屑接触距离，为第z个初始切削参数对应的前刀面温度，是刀屑平均摩擦系数，为第z个初始切削参数的切削速度对应的切屑速度，λ_s为刀具刃倾角，ρ是钛合金密度，k是钛合金热导率，c是钛合金比热容，T₀为室温，为第z个磨粒磨损机理导致的整体式立铣刀前刀面磨粒磨损率，Q_tool-chip为刀屑接触面之间的接触载荷，H_rake-face为刀具前刀面的硬度，θ_abrasion为磨粒平均粗糙角，为第z个粘结磨损机理导致的整体式立铣刀前刀面粘结磨损率，N₁为第一常数，N₂为第二常数，为第z个扩散磨损机理导致的整体式立铣刀前刀面扩散磨损率，C_o为扩散物质的浓度，ρ为刀具材料密度，D₀为方程式系数，Q为激活能，R₁为气体常数，KT(x,t)为第z个初始切削参数的前刀面月牙洼深度变化率，t为切削时间；

确定每个前刀面月牙洼磨损深度模型的磨损深度的最大值，并筛选出磨损深度的最大值大于或等于磨损深度阈值的前刀面月牙洼磨损深度模型，获得筛选出的前刀面月牙洼磨损深度模型对应的初始切削参数，确定为第二切削参数；

根据每个初始切削参数，分别建立整体式平底立铣刀的临界断裂时许用应力模型，具体包括：根据每个初始切削参数，分别建立整体式平底立铣刀的临界断裂时许用应力模型为其中，为第z个临界断裂时许用应力，F_z为第z个初始切削参数的切削速度对应的导致刀齿破损的冲击力，f_z为每齿进给量，ρ为材料密度，v_z为切削速度，a_p是切削深度，m_A为断裂面积相关比系数，VB为铣刀后刀面磨损宽度，τ为许用应力，为第z个初始切削参数的切削厚度对应的损伤弹性模量值，γ为硬质合金的切应变，b_v为泊松比；

确定每个临界断裂时许用应力模型的临界断裂时许用应力，并筛选出临界断裂时许用应力大于或等于临界断裂时许用应力阈值的临界断裂时许用应力模型，获得筛选出的临界断裂时许用应力模型对应的初始切削参数，确定为第三切削参数；

在同一坐标系中分别建立第一切削参数的后刀面失效曲线、第二切削参数的前刀面失效曲线和第三切削参数的切削刃破损失效曲线；所述同一坐标系的横坐标为切削速度，纵坐标为切削厚度；

将所述后刀面失效曲线、所述前刀面失效曲线和所述切削刃破损失效曲线作为三条失效界限曲线，根据三条失效界限曲线确定安全切削区域，并获得具有安全切削区域的刀具失效界面图。