[发明专利]一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法

说明书

一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，属于铣刀刀齿后刀面磨损解算方法领域，本发明能够完整描述刀齿后刀面摩擦磨损边界变化特性，揭示刀齿后刀面摩擦磨损边界形成过程。本发明中，采用多把具有相同结构的高进给铣刀，分别进行不同切削行程的铣削实验；提出刀齿后刀面摩擦磨损边界检测方法，揭示刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的变化特性；构建刀齿误差和铣削振动作用下刀齿后刀面与加工表面瞬时接触关系模型，提出刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界判据，获取刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界；对比刀齿摩擦磨损边界的实验与仿真曲线方程系数相近性，验证上述模型和方法的正确性。本发明主要用于铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界的检测和解算。

技术领域

本发明属于高进给铣刀刀齿后刀面磨损解算方法领域，具体涉及一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法。

背景技术

铣刀刀齿后刀面磨损边界的变化特性是评定铣刀使用寿命的重要参数，其摩擦磨损边界的测量与解算结果直接影响铣刀剩余使用寿命的评估和铣削工艺方案的设计。高进给铣刀是一种典型的高效铣削刀具，其断续切削加工过程中，受刀齿误差、铣削振动等因素影响，刀齿后刀面与工件加工表面的接触关系频繁变化，导致刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界形成过程处于不稳定状态，直接影响其最终的磨损结果。正确测量和解算高进给铣刀刀齿后刀面磨损边界的变化特性，对揭示铣刀刀齿后刀面摩擦磨损过程，精确评估铣刀使用寿命，提高铣刀的切削效率，降低高效铣削工艺成本具有重要理论意义和工程价值。

刀齿后刀面磨损宽度变化的检测结果是评定铣刀使用寿命的重要依据。已有铣刀刀齿后刀面磨损检测方法及其存在的问题主要体现在以下几个方面：一是采用切削刃后刀面平均磨损宽度或最大磨损宽度，来反映刀齿后刀面磨损随切削行程增大而不断增加的特性。该方法不能完整地反映出刀齿后刀面摩擦磨损区域的变化特性，导致刀具使用寿命评定误差大、工艺成本增加和加工表面质量劣化等问题突出；二是采用单把铣刀进行多个切削行程的实验并中途停机检测磨损，该方法未考虑热力耦合场消散和刀齿安装误差等问题，导致刀齿后刀面磨损检测存在一定误差；三是刀齿后刀面摩擦磨损因素的识别，仅关注刀具角度和切削参数这两个主要影响因素，未考虑铣削振动和刀齿误差对刀齿后刀面与加工表面瞬时接触关系的影响，所构建铣刀与工件的接触关系模型存在一定缺陷；四是已有研究认为刀齿后刀面摩擦磨损形成过程是不断扩展导致，忽略了铣削振动对刀齿后刀面摩擦磨损过程影响，无法正确揭示刀齿后刀面摩擦磨损的形成过程。

因此，就需要一种能够的高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法。

发明内容

本发明针对现有铣刀刀齿后刀面检测时不能完整的描述累积摩擦磨损边界的变化特性、无法得知刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的形成过程的缺陷，本发明提供一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，能够完整描述刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的变化特性，揭示刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的形成过程。

本发明涉及一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法技术方案如下：

本发明涉及一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，包括以下步骤：

步骤a，高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损实验方法：采用多把具有相同结构的高进给铣刀，分别进行不同切削行程的铣削实验。提取工件及加工表面几何结构参数，建立工件坐标系；提取铣刀结构特征变量，建立铣刀坐标系；提取刀齿结构特征变量，建立刀齿坐标系和刀齿误差分布序列；利用实验获取振动特征参数和刀齿后刀面摩擦磨损样本；

步骤b，铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界检测方法：构建刀齿后刀面摩擦磨损边界检测坐标系，在检测坐标系中，依据铣刀摩擦磨损前后刀齿后刀面形貌特征差别，识别出刀齿后刀面累积摩擦磨损边界，按切削刃中点与最低点之间距离为采样点间距，对整条切削刃和后刀面累积摩擦磨损边界进行特征点提取；采用多项式拟合方法，获得刀齿后刀面累积摩擦磨损边界分布函数，揭示刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的变化特性；为阐述检测坐标系与铣刀坐标系之间的转换关系，采用刀尖点与刀齿底面特征重合的方法，确定检测坐标系中刀尖点在铣刀坐标系中的位置关系；