[发明专利]高能效铣刀后刀面瞬时摩擦能耗分布特性的识别方法

说明书

本发明为高能效铣刀后刀面瞬时摩擦能耗分布特性的识别方法，属于铣刀技术领域。本发明是针对高能效铣刀在铣削过程中，刀齿后刀面摩擦区域内摩擦速度及其能耗分布规律具有不确定性所提出。本发明包括高能效铣刀后刀面摩擦边界表征方法、高能效铣刀后刀面瞬时摩擦边界特征点识别方法、高能效铣刀后刀面摩擦能耗分布函数构建方法和高能效铣刀后刀面摩擦能耗分布特性及演变特性识别方法。本发明所提出的高能效铣刀刀齿后刀面摩擦能耗演变特性识别方法，可以充分考虑长时程切削条件下，铣刀刀齿后刀面摩擦能耗及其分布规律对时间的响应特性。

技术领域

本发明属于铣刀技术领域，具体涉及高能效铣刀后刀面瞬时摩擦能耗分布特性的识别方法。

背景技术

高能效铣刀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过渡表面的摩擦接触关系频繁变化，导致刀工接触区摩擦力和摩擦能耗持续变化，因此，构建高能效铣刀摩擦能耗解算方法是实现铣刀摩擦精确控制的基础和关键。

铣削过程中，刀齿后刀面摩擦区域内摩擦速度及其能耗分布规律具有不确定性，因此需要设计一套能够准确识别出铣刀-工件之间摩擦边界及其摩擦能耗随时间的演变特性的方法。

发明内容

本发明为克服现有的高能效铣刀在铣削过程中刀齿后刀面摩擦区域内摩擦速度及其能耗分布规律具有不确定性的问题，进而公开了“高能效铣刀后刀面瞬时摩擦能耗分布特性的识别方法”。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的采用的技术方案在于：高能效铣刀后刀面瞬时摩擦能耗分布特性的识别方法，具体包括以下步骤：

步骤A：提出一种铣刀刀齿后刀面摩擦边界的几何特征的分析和表征方法，进行高速铣削加工实验，根据铣刀刀齿后刀面摩擦特征分析结果，提出铣刀刀齿后刀面摩擦边界表征方法；

步骤B：构建振动作用下高能效铣刀动态切削过程模型，提出铣刀刀齿运动速度、刀齿后刀面与加工过渡表面任意接触点瞬时摩擦速度求解方法，提出基于热力耦合场的刀齿后刀面应力提取方法，形成铣刀刀齿后刀面瞬时摩擦能耗解算方法；

步骤C：提出刀齿后刀面特征点提取方法，根据铣刀刀齿后刀面等效应变、摩擦速度和摩擦力随特征方向的变化规律，提出铣刀刀齿后刀面瞬时摩擦能耗分布特性的识别方法；

步骤D：获取铣刀刀齿后刀面特征点处的摩擦速度、摩擦力及其摩擦能耗随时间的变化特性，提出高能效铣刀刀齿后刀面摩擦能耗演变特性识别方法。

优选地，所述步骤A，还包括以下步骤：

步骤A1：根据铣刀及刀齿结构特征建立铣刀及刀齿坐标系，进行高能效铣刀切削实验；

步骤A2：使用超景深显微镜观察后刀面，识别出刀齿后刀面摩擦边界的形状和位置；

步骤A3：将识别出的摩擦边界在刀齿坐标系内进行表征，并基于此表征方法提出一种摩擦接触区域的特征点选取方法。

优选地，所述步骤A1具体步骤为：

步骤A11：将铣刀中心轴线与刀齿最低点所在平面的交点设定为铣刀结构坐标系的坐标原点o₀，x₀轴方向过坐标原点与径向误差最大刀齿的刀尖点在径向最低平面的投影点，z₀轴方向为铣刀中心轴线方向，按照笛卡尔坐标系原则确定y₀轴；

步骤A12：将刀齿安装平面两个端点的直线方向设定为刀齿坐标系的x_i轴方向，过刀齿内侧刀尖点且垂直刀齿安装平面的直线方向作为y_i轴方向，交点为坐标原点o_i，按照笛卡尔坐标系原则确定z_i轴方向；