[發明專利]一種刀具磨損狀態辨識方法有效
| 申請號： | 202010051530.4 | 申請日： | 2020-01-17 |
| 公開（公告）號： | CN111360582B | 公開（公告）日： | 2021-07-27 |
| 發明（設計）人： | 彭芳瑜;趙晟強;周林;孫豪;閆蓉 | 申請（專利權）人： | 華中科技大學 |
| 主分類號： | B23Q17/09 | 分類號： | B23Q17/09 |
| 代理公司： | 華中科技大學專利中心 42201 | 代理人： | 李智;孔娜 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 刀具 磨損 狀態 辨識 方法 | ||
1.一種刀具磨損狀態辨識方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1將刀具切削刃沿軸向離散成K個切削微元，構建切削力解析模型如下：
其中，Ft(k,t,z)、Fr(k,t,z)、Fa(k,t,z)分別為t時刻刀具在第k齒上軸向高度為z處的切削微元切向、徑向、軸向所受切削力；Ktc(re)、Krc(re)、Kac(re)分別為刃口圓弧半徑re對應的切向、徑向、軸向剪切力系數，Kte(re)、Kre(re)、Kae(re)分別為刃口圓弧半徑re對應的切向、徑向、軸向犁切力系數，Ktw(VB)、Krw(VB)、Kaw(VB)分別為后刀面磨損寬度VB對應的切向、徑向、軸向后刀面摩擦力系數，h(k,t,z)為t時刻刀具在第k齒上軸向高度為z處的切削微元對應的瞬時未變形切屑厚度；
S2根據切削力解析模型得到多組對應的刃口圓弧半徑、后刀面磨損寬度與切削微元所受切削力的數據，進而得到多組對應的刃口圓弧半徑、后刀面磨損寬度與刀具所受切削力的數據，即切削力與磨損狀態映射關系數據集；
S3通過所述切削力與磨損狀態映射關系數據集實現根據實際切削力數據確定刃口圓弧半徑和后刀面磨損寬度，完成刀具磨損狀態辨識。
2.如權利要求1所述的刀具磨損狀態辨識方法，其特征在于，所述t時刻刀具在第k齒上軸向高度為z處的切削微元對應的瞬時未變形切屑厚度h(k,t,z)的計算公式如下：
h(k,t,z)＝ftsin(φ)sin(κ)
其中，ft是t時刻每齒進給量，φ是t時刻刀齒的瞬時徑向接觸角，κ是t時刻刀齒的瞬時軸向接觸角。
3.如權利要求1所述的刀具磨損狀態辨識方法，其特征在于，所述切向、徑向、軸向剪切力系數的計算公式如下：
其中，τ為剪切面剪切流動應力，i為斜角切削傾斜角，βn為刀具法向摩擦角，φn為法向剪切角，ηc為切屑流動角；αn為刀具法向前角，其計算公式如下：
其中，h為瞬時未變形切屑厚度，θf為刀屑分離角，為常數，α為刀具前角。
4.如權利要求3所述的刀具磨損狀態辨識方法，其特征在于，切屑流動角ηc等于斜角切削傾斜角i。
5.如權利要求1所述的刀具磨損狀態辨識方法，其特征在于，所述切向、徑向、軸向犁切力系數的計算公式如下：
其中，τ為剪切面剪切流動應力，φn為法向剪切角，i為斜角切削傾斜角；R0為刀具、切屑、工件共同形成的扇形區的半徑，η0、γ0、α0均為該扇形區中的角度，其通過下式計算得到：
其中，μ0為扇形區下面的摩擦應力與工件材料剪切流動力之比，ρ0為船頭角，αavg為刀具前角的平均值。
6.如權利要求1所述的刀具磨損狀態辨識方法，其特征在于，所述切向、徑向、軸向后刀面摩擦力系數的計算公式如下：
其中，σw(x)和τw(x)分別為后刀面磨損域的正應力和切應力，i為斜角切削傾斜角。
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