[發明專利]高速銑刀安全可靠性分析評價方法

有效

• 申請號: 201110420666.9
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102564884A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 姜彬;鄭敏利;夏丹華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

1.一種高速銑刀安全可靠性分析評價方法，其特征是：第一步依據淬硬鋼曲面硬度和曲率分布特征，進行高速銑刀切削載荷分析；第二步利用高速銑刀切削淬硬鋼失效判據，進行離心力與切削載荷作用下銑刀失效判定；第三步運用安全裕度模型對銑刀安全可靠性進行分析、評價；第四步采用高速銑刀安全裕度控制方法，進行高速銑刀安全可靠工藝條件求解；第五步高速銑刀切削淬硬鋼曲面安全可靠性分析；所述的依據淬硬鋼曲面硬度和曲率分布特征，進行高速銑刀切削載荷分析，高速銑削淬硬鋼過程中，銑刀及其組件所承受的載荷主要包括：

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單位時間內、單位面積上分別從前刀面和后刀面流入銑刀的熱流密度分別為：

???（4）

?????（5）。

2.?根據權利要求1所述的高速銑刀安全可靠性分析評價方法，其特征是：所述的利用高速銑刀切削淬硬鋼失效判據，進行離心力與切削載荷作用下銑刀失效判定根據第一步所述的高速球頭銑刀加工淬硬鋼離心力與切削力較大，尤其在切入、切出的時候，對銑刀的沖擊很大，振動較劇烈，離心力與切削力載荷通過銑刀組件接合面被傳遞到螺釘和刀體上，使得高速銑削產生的高頻沖擊對銑刀造成斷裂和疲勞的危險；同時，高速銑削淬硬鋼產生的切削熱直接影響銑刀的熱應力分布，銑刀受到周期性熱載荷的沖擊，極易產生熱裂紋從而導致破損，銑刀切削力和切削熱之間的交互作用直接影響其物理場分布和切削性能。

3.根據權利要求1或2所述的高速銑刀安全可靠性分析評價方法，其特征是：所述的運用安全裕度模型對銑刀安全可靠性進行分析、評價，高速銑刀失效判據曲線與物理場分布特性曲線之間的距離稱為“安全裕度”：

??????????????????????????????????（6）

并且根據所述的銑刀組件材料特性對其安全裕度影響和淬硬鋼加工對切削效率的需求，建立高速球頭銑刀切削淬硬鋼高效切削安全可靠性評價模型；

則由式（6）可得銑刀安全可靠性為：

????????????????????????????（7）。

4.根據權利要求1或2所述的高速銑刀安全可靠性分析評價方法，其特征是：所述的采用高速銑刀安全裕度控制方法，進行高速銑刀安全可靠工藝條件求解，采用高速銑刀安全裕度模型，綜合考慮工件幾何、硬度特征和銑刀結構、切削路徑及切削參數對銑刀沖擊、疲勞、強度、剛度安全裕度影響，通過淬硬鋼加工表面曲率與硬度分布識別、分析，進行高速銑削淬硬鋼復雜曲面安全、可靠性及其工藝條件求解；具體方法是針對淬硬鋼硬度與曲率分布特性，通過銑刀沖擊能量與沖擊作用強度分析，控制銑刀有效沖擊切削載荷和沖擊應力增幅，獲得滿足銑刀沖擊應力安全裕度要求的最高轉速和最小每齒進給量；以銑刀切削溫度裕度為約束條件，以獲得相對均衡的銑刀熱力耦合場安全裕度為目標，通過穩定切削層和單位切削力，抑制銑刀破損，獲得滿足銑刀強度要求的銑刀結構、切削路徑與切削參數工藝域；在抑制銑刀組件變形和高頻振動基礎上，獲得滿足銑刀服役疲勞壽命要求的工藝域。