[发明专利]基于切削力系数曲线拐点识别的微铣刀刃口磨损监测方法

说明书

本发明涉及一种基于切削力系数曲线拐点识别的微铣刀刃口磨损监测方法，包括以下步骤：S1、采集微铣刀的切削力和切削轨迹轮廓；S2、根据切削力计算切削力系数、根据切削轨迹轮廓计算未变形切削厚度；S3、绘制未变形切削厚度‑切削力系数散点图；S4、采用逻辑回归函数拟合散点图，计算拟合曲线拐点，表征刃口钝圆半径。本发明过采集的切削力和切削轨迹轮廓，分别计算切削力系数和未变形切削厚度，建立未变形切削厚度与切削力系数的散点关系图，再通过曲线拟合确定未变形切削厚度‑切削力系数关系曲线拐点，最后以曲线拐点表征磨损的微铣刀刃口钝圆半径，监测微铣刀刃口磨损。

技术领域

本发明涉及微铣刀刃口磨损监测技术领域，尤其是指一种基于切削力系数曲线拐点识别的微铣刀刃口磨损监测方法。

背景技术

微铣削具有加工精度高、加工材料多样性以及能加工复杂三维曲面的能力，在生物医疗和微电子等领域具有广阔的应用前景。作为微铣削加工的核心部件，微铣刀在超高转速下进行不连续切削，磨损十分迅速。为保证加工精度，预防过度磨损所导致的断刀以及工件和机床损坏，必须对微铣刀磨损进行在线监测。在多种磨损指标，刃口磨损直接决定微铣削的切屑厚度、加工精度和稳定性等切削性能，实现刃口磨损的监测具有重要的理论意义和应用价值。

现有微铣刀磨损监测以后刀面磨损监测为主，无法实现微铣刀刃口磨损的监测。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法实现微铣刀刃口磨损的监测，提供一种通过未变形切削厚度及切削力系数关系曲线拐点识别监测微铣削刀具刃口磨损方法，该方法通过采集的切削力和切削轨迹轮廓，分别计算切削力系数和未变形切削厚度，建立未变形切削厚度与切削力系数的散点关系图，再通过曲线拟合确定未变形切削厚度-切削力系数关系曲线拐点，最后以曲线拐点表征磨损的微铣刀刃口钝圆半径，监测微铣刀刃口磨损。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于切削力系数曲线拐点识别的微铣刀刃口磨损监测方法，包括以下步骤：

S1、采集微铣刀的切削力和切削轨迹轮廓；

S2、根据切削力计算切削力系数、根据切削轨迹轮廓计算未变形切削厚度；

S3、绘制未变形切削厚度-切削力系数散点图；

S4、采用逻辑回归函数拟合散点图，计算拟合曲线拐点，表征刃口钝圆半径。

在本发明的一个实施例中，步骤S1中，切削力的采集过程包括：采集每两个相邻的参考齿位角θ_i和θ_i+1处的进给和法向四个切削力的值F_i^x，F_i^y，

在本发明的一个实施例中，步骤S2中，根据进给和法向四个切削力的值F_i^x，F_i^y，计算得到径向切削力系数和切向切削力系数。

在本发明的一个实施例中，切削力系数的计算过程包括：根据未变形切削厚度和轴向切削深度计算系数矩阵，结合系数矩阵和进给和法向四个切削力的值F_i^x，F_i^y，计算参考齿位角θ_i处的削切力系数。

在本发明的一个实施例中，步骤S3中，以未变形切削厚度为横坐标，径向切削力系数和切向切削力系数分别作为纵坐标，绘制未变形切削厚度-径向切削力系数和未变形切削厚度-切向切削力系数的散点图。

在本发明的一个实施例中，步骤S4中，采用逻辑回归函数分别拟合未变形切削厚度-径向切削力系数和未变形切削厚度-切向切削力系数的散点图，确定两个拟合曲线的拐点，计算两个拟合曲线拐点的平均值，表征刃口钝圆半径。