[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

说明书

本发明涉及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，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、前刀面月牙洼磨损深度变化率模型和临界断裂时许用应力模型，获得满足条件的第一切削参数、第二切削参数和第三切削参数，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，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。本发明通过结合三种失效形式不同的失效标准，建立刀具失效界限图，为刀具在铣削钛合金时，提供一个安全区域，避免刀具过快失效。

技术领域

本发明涉及钛合金切削加工领域，特别是涉及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。

背景技术

钛合金Ti6Al4V因其具有密度小、强度-重量比高、耐高温以及耐腐蚀等一系列优良特性，而广泛应用在航空、航天、能源以及生物医疗等制造业领域。为满足上述领域对于加工效率和工件表面加工质量的更高应用要求，采用高速铣削加工方式显得尤为重要。但是由于自身导热率较低以及高温切削加工情况下化学活性较高导致其成为典型的难加工材料之一。硬质合金立铣刀因其硬度高、耐磨性好和抗氧化性等优良性能而广泛用于高速铣削加工钛合金材料。然而，在加工钛合金过程中，硬质合金立铣刀极易出现前后刀面磨损及切削刃破损等失效现象，将导致刀具寿命缩短、加工效率降低以及加工表面质量变差等问题。

因此，钛合金加工用硬质合金立铣刀失效的机理与解析建模预测研究显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供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，为切削刀具提供了一个安全的操作区域，以保证安全区域内的切削用量组合不会在预定更换刀具时间之前发生故障。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种整体式平底立铣刀的刀具失效界限图建立方法，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；

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；

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；

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，纵坐标为切削宽度；

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。

可选的，所述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：