[发明专利]考虑刀具磨损量和表面粗糙度的刀具剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种考虑刀具磨损量和表面粗糙度的刀具剩余寿命预测方法，包括以下步骤：步骤1、建立单一退化指标刀具剩余寿命预测模型；步骤2、测量同一时刻的后刀面磨损量和工件表面粗糙度，对步骤1中的所述刀具后刀面磨损量退化模型或工件表面粗糙度退化模型中用于描述刀具个体之间的差异性和同类刀具共性的相关参数，进行两阶段极大似然估计的第一阶段先验估计；步骤3、根据步骤2中先验估计得到的参数值，建立多退化指标刀具剩余寿命预测模型；步骤4、将步骤2、步骤3中估计得到的参数导入多退化指标刀具剩余寿命预测模型，可得刀具剩余寿命预测结果。解决了现有技术中评价刀具剩余寿命的指标单一，造成结果不精准的问题。

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，具体涉及一种考虑刀具磨损量和表面粗糙度的刀具剩余寿命预测方法。

背景技术

随着切削的进行，刀具磨损加剧，工件表面粗糙度增大，切削力、切削热和振动可能出现异常，是零件超差或表面恶化。这时，需要一个指标评价刀具的剩余寿命，以便支持刀具选用或更换决策。目前，通常只用后刀面磨损量作为评价刀具剩余寿命的指标，即当刀具后刀面磨损量达到阈值后，认为刀具失效。

表面粗糙度是衡量工件表面质量的重要指标，对工件的耐腐蚀性、疲劳强度、配合质量、接触刚度等有着重要的影响。以表面粗糙度作为评价刀具剩余寿命的指标，更加有利于保证零件的加工质量。后刀面退化过程与工件表面粗糙度退化过程密切相关，刀具磨损的磨损退化影响工件的表面质量。如果以后刀面磨损量作为评价刀具剩余寿命的唯一指标，可能会出现刀具尚未失效，而工件表面粗糙度已经超差的情况。如果以表面粗糙度作为评价刀具剩余寿命的唯一指标，也会出现表面粗糙度未超差，而磨损量已超过阈值的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑刀具磨损量和表面粗糙度的刀具剩余寿命预测方法，以解决现有技术中评价刀具剩余寿命的指标单一，造成结果不精准的问题。

本发明采用以下技术方案：考虑刀具磨损量和表面粗糙度的刀具剩余寿命预测方法，包括以下步骤：

步骤1、建立单一退化指标刀具剩余寿命预测模型；

单一退化指标选择刀具后刀面磨损量或工件表面粗糙度时，所述单一退化指标刀具剩余寿命预测模型，即为刀具后刀面磨损量退化模型或工件表面粗糙度退化模型；

步骤2、测量同一时刻的后刀面磨损量和工件表面粗糙度，对步骤1中的所述刀具后刀面磨损量退化模型或工件表面粗糙度退化模型中用于描述刀具个体之间的差异性和同类刀具共性的相关参数，进行两阶段极大似然估计的第一阶段先验估计；

步骤3、根据步骤2中先验估计得到的参数值，使用二元开普勒函数联立步骤1中的所述刀具后刀面磨损量退化模型和工件表面粗糙度退化模型，建立多退化指标刀具剩余寿命预测模型，并对开普勒相关系数进行第二阶段极大似然估计；

步骤4、将步骤2、步骤3中估计得到的参数导入多退化指标刀具剩余寿命预测模型，可得刀具剩余寿命预测结果。

进一步的，步骤1的具体方法为：

定义T^(k)(k＝1,2)为单个性能指标的累计退化量X^(k)(t)到达设定阈值w(k)的首达时间，即刀具寿命，则刀具寿命可以表示为：

T＝min{T⁽¹⁾,T⁽²⁾}  (1)，

其中，

T^(k)＝inf{t:X^(k)(t)≥w^(k)}  (2)；

刀具后刀面磨损量和工件表面粗糙度对时间的累计退化量可以表示为：