[發(fā)明專利]用于平頭微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)和加工參數(shù)優(yōu)化的通用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911330143.8
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111007800B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱錕鵬;李斯;張宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G05B19/4065
• 分類號(hào): G05B19/4065
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于平頭微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)和加工參數(shù)優(yōu)化的通用方法，其步驟包括：1根據(jù)微銑削加工參數(shù)、材料加工性能和切削長(zhǎng)度，分別建立包含未知參數(shù)的微銑刀月牙洼磨損模型、后刀面磨損模型和徑向磨損模型；2根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的微銑刀磨損數(shù)據(jù)，采用數(shù)值方法分別標(biāo)定微銑刀具磨損模型中的參數(shù)；3將標(biāo)定的參數(shù)分別代入磨損模型中，得到微銑刀磨損模型，實(shí)現(xiàn)微銑削過(guò)程中刀具磨損預(yù)測(cè)；4將月牙洼磨損、后刀面磨損和徑向磨損的整體最小化作為目標(biāo)函數(shù)，以刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為約束條件，實(shí)現(xiàn)微銑削加工參數(shù)的優(yōu)化。本發(fā)明能預(yù)測(cè)不同參數(shù)、不同加工材料及不同切削長(zhǎng)度情況下的刀具磨損量，顯著提升預(yù)測(cè)微銑削刀具磨損方法的普適性和通用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微銑削加工領(lǐng)域，具體是一種用于平頭微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)和加工參數(shù)優(yōu)化的通用方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，數(shù)控機(jī)床目前正朝著高精度、高速高效、柔性化和智能化的方向發(fā)展。在高端精密制造領(lǐng)域，例如現(xiàn)代國(guó)防裝備中許多關(guān)鍵零部件的加工、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、減速器、曲軸類零部件等的加工，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料可加工性差、精度要求高，采用傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工該類零件時(shí)，幾何精度與表面完整性差，質(zhì)量難以保證。

微銑削因具有加工材料的多樣性和能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維曲面加工的優(yōu)勢(shì)在微細(xì)與超精密儀器加工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。然而微銑刀在超高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行不連續(xù)切削，刀具磨破損迅速且難于監(jiān)測(cè)，嚴(yán)重影響加工精度與產(chǎn)品質(zhì)量，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)刀具磨破損是微銑削加工中的核心問(wèn)題。

在刀具磨損檢測(cè)技術(shù)方面，研究者們對(duì)微銑刀磨損進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，建立了多種磨損預(yù)測(cè)方法/模型，并刀具磨損量引入微銑削力學(xué)模型中，建立考慮磨損的銑削力模型，用于預(yù)判刀具磨損程度、預(yù)測(cè)刀具剩余使用壽命。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，仍存在一些問(wèn)題亟待解決：

首先，加工過(guò)程中微銑刀的磨損狀態(tài)難以觀測(cè)，導(dǎo)致無(wú)法判斷刀具剩余使用壽命；其次，現(xiàn)有的微銑削磨損預(yù)測(cè)模型/方法大多針對(duì)單一的加工材料，不同加工材料之間的模型不具備通用性，缺乏統(tǒng)一的普適性磨損預(yù)測(cè)模型/方法；最后，現(xiàn)有的加工參數(shù)優(yōu)化方法大多根據(jù)加工后的表面質(zhì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定性優(yōu)化，尚缺乏定量的加工參數(shù)優(yōu)化模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種用于平頭微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)和加工參數(shù)優(yōu)化的通用方法，以期能在加工參數(shù)、切削長(zhǎng)度和加工材料變化時(shí)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)刀具磨損、判斷刀具剩余使用壽命和優(yōu)化加工參數(shù)，從而提升加工效率和加工質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種用于平頭微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)和加工參數(shù)優(yōu)化的通用方法的特點(diǎn)在于，包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)微銑削加工參數(shù)、材料加工性能和切削長(zhǎng)度，分別建立包含未知參數(shù)的微銑刀具磨損模型，包括：月牙洼磨損模型S_KT、后刀面磨損模型S_VB和徑向磨損模型S_NB；

步驟2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的微銑刀磨損數(shù)據(jù)，包括：前刀面月牙洼磨損值、后刀面磨損值和徑向磨損值，采用數(shù)值方法分別標(biāo)定所述微銑刀具磨損模型中的參數(shù)；

步驟3、將標(biāo)定的參數(shù)分別代入步驟1中的磨損模型中，得到標(biāo)定后的微銑刀磨損模型，用于微銑削過(guò)程中刀具磨損預(yù)測(cè)；

步驟4、以月牙洼磨損、后刀面磨損和徑向磨損的整體最小化作為目標(biāo)函數(shù)，以刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為約束條件，從而對(duì)微銑削加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)加工參數(shù)υ^*，和

本發(fā)明所述的一種用于平頭微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)和加工參數(shù)優(yōu)化的通用方法的特點(diǎn)也在于，利用式(1)建立步驟1中的包含未知參數(shù)的微銑刀具磨損模型：