一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法
【專利摘要】一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，首先通過實驗測量方式獲得一系列所述球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度及其對應(yīng)的已加工壽命數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立該球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，再在使用球頭銑刀對鉻鋼葉片型面進行實際加工的過程中，結(jié)合所述球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式實現(xiàn)對所述球頭銑刀的剩余加工壽命的預(yù)測；包括步驟：采用球頭銑刀銑削鉻鋼葉片試樣的型面，其外法線與球頭銑刀中心線偏轉(zhuǎn)角為10°；每間隔一定加工時間測量并記錄后刀面磨損帶平均寬度和已加工壽命，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，進而進行球頭銑刀剩余加工壽命的預(yù)測。本發(fā)明操作簡單有效，預(yù)測精確高，充分挖掘了刀具使用壽命。
【專利說明】
一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金屬切削加工刀具，具體涉及一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，屬于機械切削加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國制造業(yè)數(shù)控加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床在自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越普遍。刀具作為制造系統(tǒng)中的核心部件之一，成本在整個制造系統(tǒng)中所占的比例高達7%，但其壽命卻是最為薄弱的環(huán)節(jié)。數(shù)控加工刀具容易出現(xiàn)磨損和破損，既會影響工件質(zhì)量，還有可能帶來安全隱患，因此對于達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的刀具應(yīng)停止使用，立即修磨。然而，受刀具材料和刃形精度的限制，其修磨次數(shù)是十分有限的。在實際生產(chǎn)中，采取合理措施提高刀具的使用壽命將有利于降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率和生產(chǎn)效率，達到節(jié)能環(huán)保效果，進而提升制造型企業(yè)的核心競爭力。
[0003]近年來，我國對如何提高刀具的使用壽命開展了廣泛研究。公開號為CN102218551A的中國發(fā)明專利提出了一種提高數(shù)控機床刀具的使用壽命的方法，針對不同的待加工材料選用不同的刀具，并在加工過程中設(shè)定好工藝參數(shù)，添加切削液，從而提高刀具的加工壽命。公開號為CN103419071A的中國發(fā)明專利提出了一種能夠提高刀具切削壽命的方法，通過對比原始分形維數(shù)與實時分形維數(shù)并相應(yīng)改變切削刀具的切削參數(shù)，從而實現(xiàn)對刀具的磨損情況進行實時監(jiān)控，延長切削刀具的使用壽命。公開號為CN104850736A的中國發(fā)明專利提出了一種基于狀態(tài)空間模型的高速數(shù)控銑床刀具壽命預(yù)測方法，利用貝葉斯方法實現(xiàn)刀具退化狀態(tài)的實時迭代更新，并根據(jù)刀具狀態(tài)失效閾值獲得刀具的剩余壽命概率密度函數(shù)，實現(xiàn)了刀具的在線剩余壽命預(yù)測。公開號為CN103793762A的中國發(fā)明專利提出了一種基于小樣本多類型參數(shù)的刀具壽命預(yù)測方法，根據(jù)獲取的小樣本刀具壽命試驗數(shù)據(jù)，通過不斷調(diào)整預(yù)測模型的迭代方向得到最終的刀具壽命預(yù)測模型，其特點是考慮了刀具的設(shè)計、制造和使用參數(shù)對刀具壽命的影響。公開號為CN104002195A的中國發(fā)明專利提出了一種基于能量的刀具壽命預(yù)測系統(tǒng)，通過對刀具切削過程中電流、電壓信號的實時監(jiān)測，進而得到刀具消耗能量的實時變化，從而預(yù)測刀具的剩余壽命。然而，上述專利有的只是通過調(diào)整加工工藝參數(shù)來延長刀具的使用壽命，并沒有對刀具的剩余壽命進行預(yù)測進而充分挖掘刀具的剩余使用潛力;有的雖然給出了刀具剩余壽命的預(yù)測方法，但或者數(shù)學(xué)模型形式復(fù)雜，實際應(yīng)用不便，或者搭建了高精度的測試設(shè)備，造價昂貴;有的單純借助傳統(tǒng)的理論公式和加工經(jīng)驗對刀具壽命加以預(yù)測的手段，計算難以全面且效率低下。
[0004]本發(fā)明通過對加工作業(yè)過程中的刀具使用狀態(tài)進行實時跟蹤，探索出一種既快速準(zhǔn)確又簡單易行的刀具壽命預(yù)測方法，進而實現(xiàn)刀具壽命的在線預(yù)測與管理，具有重要的現(xiàn)實意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對傳統(tǒng)的刀具剩余壽命預(yù)測方法的不足，本發(fā)明提供一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，能夠快速準(zhǔn)確地對銑刀的壽命進行在線預(yù)測，使刀具使用壽命得到充分挖掘，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和資源利用率，降低生產(chǎn)成本。
[0006]為解決其技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:首先通過實驗測量方式獲得一系列所述球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度及其對應(yīng)的已加工壽命數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立該球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，再在使用球頭銑刀對鉻鋼葉片型面進行實際加工的過程中，結(jié)合所述球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式實現(xiàn)對所述球頭銑刀的剩余加工壽命的預(yù)測。
[0008]進一步地，所述剩余壽命預(yù)測方法包括以下步驟:
[0009]I)安裝第一把球頭銑刀并進行數(shù)控機床開機前檢查；
[0010]2)將鉻鋼葉片固定置放在機床工作臺上，保持型面朝上且該型面的外法線與所述球頭銑刀的中心線形成10°的偏轉(zhuǎn)角；
[0011]3)開啟機床，使用球頭銑刀以主軸轉(zhuǎn)速N1銑削所述鉻鋼葉片的型面，經(jīng)歷加工時間T后，停機并拆下球頭銑刀，測量該球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VB，并按照公式X =N1XT計算該球頭銑刀的已加工壽命X，記錄該后刀面磨損帶平均寬度VB及與其對應(yīng)的已加工壽命X，之后將球頭銑刀裝回數(shù)控機床主軸上的原位置；
[0012]4)不斷重復(fù)步驟3)，獲得并記錄后刀面磨損帶平均寬度的測量值序列[VB1,VB2,'",VBn]和相應(yīng)的已加工壽命值序列[X1J2r^Xn]，直至測得的后刀面磨損帶平均寬度VB達到預(yù)設(shè)的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBiim，同時記錄下當(dāng)時的主軸轉(zhuǎn)速見與相應(yīng)的極限加工壽命T1;
[0013]5)應(yīng)用高次多項式對步驟4)所得到的后刀面磨損帶平均寬度的測量值序列[VB1,VB2，…，VBn]和相應(yīng)的已加工壽命值序列[X1，X2，…，Xn]進行擬合，獲得球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式:
[0014]VB = ao+alX+a2X2^-----^anXn ；
[0015]6)選用規(guī)格參數(shù)與第一把球頭銑刀相同的第二把球頭銑刀，以主軸轉(zhuǎn)速N2并保持其它銑削工藝參數(shù)不變，重復(fù)步驟I)至4)，記錄下主軸轉(zhuǎn)速他與相應(yīng)的極限加工壽命T2;
[0016]7)參照標(biāo)準(zhǔn)IS0-8688并引入刀具直徑修正系數(shù)Kr和加工進給修正系數(shù)Kf，建立球頭銑刀全壽命函數(shù)關(guān)系式:
[0017]T=Kr.Kf.f2(N)
[0018]其中，1~為球頭銑刀的極限加工壽命，N為主軸轉(zhuǎn)速；
[0019]8)結(jié)合球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，預(yù)測所述球頭銑刀的剩余加工壽命；
[0020]所述球頭銑刀的已加工壽命X是指已完成的切削長度；
[0021]所述的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBlim是指球頭銑刀發(fā)生磨損失效時最大的后刀面磨損帶平均寬度；
[0022]所述的極限加工壽命T是指球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VB達到預(yù)設(shè)的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBllJ寸，該球頭銑刀已完成的切削長度；
[0023]所述的剩余加工壽命是指進行預(yù)測的當(dāng)時至發(fā)生磨損失效時，球頭銑刀對鉻鋼葉片的可切削長度。
[0024]進一步地，所述的步驟3)中，所述拆下球頭銑刀是將球頭銑刀與刀柄整體拆下，將球頭銑刀裝回數(shù)控機床主軸上的原位置時只需將刀柄固裝回主軸，以保證所述球頭銑刀在整個加工過程中的坐標(biāo)原點不變。
[0025]進一步地，所述的步驟8)中，結(jié)合球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，預(yù)測所述球頭銑刀的剩余加工壽命的方法為:
[0026]測量加工中球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VBP?t，根據(jù)剩余壽命預(yù)測關(guān)系式反求出唯一實根，即實際已加工壽命XreaI，根據(jù)加工時數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速N以及全壽命函數(shù)關(guān)系式，求出該球頭銑刀的極限加工壽命Treai，則該球頭銑刀的剩余加工壽命為Trea1-
Xreal ο
[0027]進一步地，所述的步驟4)中，所述后刀面磨損帶平均寬度閾值VBiim取0.2?0.3mm。
[0028]進一步地，所述的步驟5)的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式中，n= 5。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:
[0030]對比【背景技術(shù)】本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0031](I)操作簡單有效，預(yù)測精確高；
[0032](2)能夠快速準(zhǔn)確地對球頭銑刀的剩余壽命進行在線預(yù)測，達到了充分挖掘刀具使用壽命潛力的效果；
[0033](3)提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的加工狀態(tài)示意圖。
[0035]圖2為實施例中球頭銑刀后刀面磨損帶平均寬度與已加工壽命之間的關(guān)系曲線圖。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明所述鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，首先通過實驗測量方式獲得一系列所述球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度及其對應(yīng)的已加工壽命數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立該球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，再在使用球頭銑刀對鉻鋼葉片型面進行實際加工的過程中，結(jié)合所述球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式實現(xiàn)對所述球頭銑刀的剩余加工壽命的預(yù)測。
[0037]所述剩余壽命預(yù)測方法包括以下步驟:
[0038]I)安裝第一把球頭銑刀并進行數(shù)控機床開機前檢查。
[0039]2)將鉻鋼葉片試樣固定置放在機床工作臺上，保持型面朝上且該型面的外法線與所述球頭銑刀的旋轉(zhuǎn)中心線形成10°的偏轉(zhuǎn)角。
[0040]3)開啟數(shù)控機床，使用球頭銑刀以主軸轉(zhuǎn)速N1、進給量F和切削深度Ap對所述鉻鋼葉片試樣的型面進行粗銑，經(jīng)歷加工時間T后，停機并將球頭銑刀與刀柄整體拆下，測量該球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VB，并按照公式X = N1 XT計算該球頭銑刀的已加工壽命(已切削長度)X，記錄該后刀面磨損帶平均寬度VB及與其對應(yīng)的已加工壽命X，之后將球頭銑刀裝回數(shù)控機床主軸上的原位置，將球頭銑刀裝回主軸原位置時只需將刀柄安裝部固裝回主軸，保證球頭銑刀在整個加工過程中的坐標(biāo)原點不變。
[0041]4)不斷重復(fù)步驟3)，獲得并記錄后刀面磨損帶平均寬度的測量值序列[VB1,VB2,'",VBn]和相應(yīng)的已加工壽命值序列[X1J2r^Xn]，直至測得的后刀面磨損帶平均寬度VB達到預(yù)設(shè)的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBiim，一般取0.2?0.3mm，同時記錄下當(dāng)時的主軸轉(zhuǎn)速N1與相應(yīng)的極限加工壽命1\(極限切削長度)。
[0042]5)應(yīng)用高次多項式對步驟4)所得到的后刀面磨損帶平均寬度的測量值序列[VB1,VB2，…，VBn]和相應(yīng)的已加工壽命值序列[X1，X2，…，Xn]進行擬合，獲得球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式:
[0043]VB = ao+aiX+a2X2+."+BnXn,
[0044]其中，&0，&1，&2廠"&?為多項式的系數(shù)，11一般取5。
[0045]6)選用規(guī)格參數(shù)與第一把球頭銑刀相同的第二把球頭銑刀，改變主軸轉(zhuǎn)速為N2，并保持其它銑削工藝參數(shù)不變，重復(fù)步驟I)至4)，記錄下主軸轉(zhuǎn)速犯與相應(yīng)的極限加工壽命T2o
[0046]7)參照標(biāo)準(zhǔn)IS0-8688并引入刀具直徑修正系數(shù)Kr和加工進給修正系數(shù)Kf，建立球頭銑刀全壽命函數(shù)關(guān)系式:
[0047]T=Kr.Kf.f2(N)
[0048]其中，1~為球頭銑刀的極限加工壽命，N為主軸轉(zhuǎn)速。
[0049]具體方法為:
[0050]①在雙對數(shù)坐標(biāo)系Ig N-1g T中，求出過已知兩點(lg Ni,lg T1)和(lg N2,lg T2)的直線方程Ig T = f3(lg N);
[0051 ] ②變換上述直線方程得到T = f2(N);
[0052]③引入刀具直徑修正系數(shù)Kr和加工進給修正系數(shù)Kf，進而得到球頭銑刀全壽命公式。
[0053]8)結(jié)合球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，預(yù)測所述球頭銑刀的剩余加工壽命(剩余可切削長度)，其具體方法為:
[0054]①測量加工現(xiàn)場中球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VBpresent,根據(jù)剩余壽命預(yù)測關(guān)系式反求出唯一實根，即實際已加工壽命XrW ;
[0055]②根據(jù)加工時數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速N、進給量、刀具直徑以及全壽命函數(shù)關(guān)系式，求出該球頭銑刀的極限加工壽命TreaI;
[0056]③則該球頭銑刀的剩余加工壽命為TreaI—Xreal ο
[0057]上述步驟中，所述球頭銑刀的已加工壽命X是指已完成的切削長度;所述的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBlim是指球頭銑刀發(fā)生磨損失效時最大的后刀面磨損帶平均寬度;所述的極限加工壽命T是指球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VB達到預(yù)設(shè)的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBllJt，該球頭銑刀已完成的切削長度;所述的剩余加工壽命是指進行預(yù)測的當(dāng)時至發(fā)生磨損失效時，球頭銑刀對鉻鋼葉片的可切削長度。
[0058]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0059]實施例
[0060]試驗刀具為國產(chǎn)R5球頭銑刀，4刃，具體參數(shù)為R5X4° XD16X 120L。加工用的數(shù)控機床為美國赫克公司生產(chǎn)的VMX42型五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心，加工試樣為鉻鋼葉片。
[0061]應(yīng)用本發(fā)明對鉻鋼葉片型面加工球頭銑刀的剩余壽命進行預(yù)測的方法，具體步驟如下:
[0062](I)安裝球頭銑刀I，如圖1所示，并進行數(shù)控機床開機前檢查；
[0063](2)將鉻鋼葉片試樣2通過專用夾具固定于工作臺上，保持型面朝上且其外法線與球頭銑刀中心線偏轉(zhuǎn)成10°角；
[0064](3)開啟機床，在主軸轉(zhuǎn)速犯為3800印111、進給量F為1520mm/min和切削深度Ap為
0.8mm的條件下，用所述R5球頭銑刀I對葉片2的型面進行粗銑，經(jīng)歷加工時間T后，停機并將球頭銑刀I與刀柄整體拆下，通過超景深三維顯微鏡測量其后刀面磨損帶平均寬度為0.072mm，同時按照公式X = N1 X T計算其已加工壽命(已切削長度)為629m，之后將球頭銑刀I的刀柄安裝部固裝回主軸，從而將球頭銑刀I裝回主軸原位置，保證了球頭銑刀I在整個加工過程中的坐標(biāo)原點不變。
[0065](4)重復(fù)步驟(3)直至后刀面磨損帶平均寬度達到其閾值0.2mm，獲得球頭銑刀后刀面磨損帶平均寬度數(shù)據(jù)依次為0，0.072，0.103，0.121，0.137，0.146，0.171，0.234;對應(yīng)的后刀面磨損帶平均寬度序列為[0，0.072，0.103，0.121，0.137，0.146，0.171，0.234]。球頭銑刀已加工壽命數(shù)據(jù)依次為O，629，1167，1788，2578，3239，3980，4367 ；對應(yīng)的已加工壽命序列為[0，629，1167，1788，2578，3239，3980，4367];同時記錄下主軸轉(zhuǎn)速3800印111與相應(yīng)的極限加工壽命(極限切削長度)4228m。
[0066](5)應(yīng)用五次多項式對步驟(4)中的后刀面磨損帶平均寬度序列和已加工壽命序列進行擬合，如圖2所示，獲得球頭銑刀I的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式為:
[0067]VB = -1.19 X 10—4+1.85 X 10—4X-1.52 X 10—7Χ2+7.87 X 10—nX3_2.06 X 10—14X4+2.05X10-18X5 (A)
[0068](6)選擇另一規(guī)格參數(shù)相同的球頭銑刀，改變主軸轉(zhuǎn)速為5400rpm，保持銑削工藝參數(shù)不變，重復(fù)步驟(I)?(4)，記錄相應(yīng)的極限加工壽命4026m。
[0069](7)參照標(biāo)準(zhǔn)ISO-8688并引入修正系數(shù)Kr和Kf，建立球頭銑刀全壽命函數(shù)關(guān)系式為:
[0070]T=Kr.Kf.14'12483.N-0'13937 (B)。
[0071 ]該全壽命函數(shù)關(guān)系式的具體建立方法為:
[0072]①在雙對數(shù)坐標(biāo)系Ig N-1g T中，求出過已知兩點(Ig 3800,Ig 4228)和(Ig5400，Ig 4026)的直線方程Ig T = -0.139371g N+4.12483；
[0073]②變換上述直線方程得到T=?ο4.12483.r0.13937 ；
[0074]③引入刀具直徑修正系數(shù)Kr和加工進給修正系數(shù)Kf，進而得到球頭銑刀全壽命函數(shù)關(guān)系式。
[0075]以本實施例中的R5球頭銑刀為參考基準(zhǔn)，設(shè)定其刀具直徑修正系數(shù)Kr=I，加工進給修正系數(shù)Kf=l。
[0076](8)結(jié)合球頭銑刀剩余壽命預(yù)測公式和全壽命公式，預(yù)測球頭銑刀的剩余加工壽命(剩余可切削長度)。
[0077]以下結(jié)合一具體案例對應(yīng)用球頭銑刀剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式預(yù)測其剩余加工壽命的過程作詳細說明:
[0078]假設(shè)加工現(xiàn)場采用刀具為一R3球頭銑刀，銑削工藝參數(shù)為:主軸轉(zhuǎn)速6400rpm，進給量250mm/min，切削深度0.3mm。球頭銑刀工作一段時間后，測得其后刀面磨損帶平均寬度為0.12;試估計該球頭銑刀的剩余加工壽命。
[0079]對于上述問題，求解過程如下:
[0080]①考慮刀具直徑對球頭銑刀極限加工壽命的影響，對于R3球頭銑刀，取Kr= 0.9;
[0081]②考慮進給量對球頭銑刀極限加工壽命的影響，由于進給量250mm/min小于實施例中1?5球頭銑刀的進給量15201111]1/1]1；[11，取1^=1.4;
[0082]③將已知量代入式(B)，求得該球頭銑刀的極限加工壽命Treai= 4951m;
[0083]④將已知量代入式(A)，通過MATLAB軟件求得其唯一實根Xreai= 1740m;
[0084]⑤該R3球頭銑刀的剩余加工壽命即為Treai_Xreai = 3211m。
【主權(quán)項】
1.一種鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:首先通過實驗測量方式獲得一系列所述球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度及其對應(yīng)的已加工壽命數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立該球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，再在使用球頭銑刀對鉻鋼葉片型面進行實際加工的過程中，結(jié)合所述球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式實現(xiàn)對所述球頭銑刀的剩余加工壽命的預(yù)測。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:所述剩余壽命預(yù)測方法包括以下步驟: 1)安裝第一把球頭銑刀并進行數(shù)控機床開機前檢查； 2)將鉻鋼葉片固定置放在機床工作臺上，保持型面朝上且該型面的外法線與所述球頭銑刀的中心線形成10°的偏轉(zhuǎn)角； 3)開啟機床，使用球頭銑刀以主軸轉(zhuǎn)速N1銑削所述鉻鋼葉片的型面，經(jīng)歷加工時間T后，停機并拆下球頭銑刀，測量該球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VB，并按照公式X = N1 XT計算該球頭銑刀的已加工壽命X，記錄該后刀面磨損帶平均寬度VB及與其對應(yīng)的已加工壽命X，之后將球頭銑刀裝回數(shù)控機床主軸上的原位置； 4)不斷重復(fù)步驟3)，獲得并記錄后刀面磨損帶平均寬度的測量值序列[VB1,VB2,…，VBn]和相應(yīng)的已加工壽命值序列[X1J2r^Xn]，直至測得的后刀面磨損帶平均寬度VB達到預(yù)設(shè)的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBlim，同時記錄下當(dāng)時的主軸轉(zhuǎn)速見與相應(yīng)的極限加工壽命T1; 5)應(yīng)用高次多項式對步驟4)所得到的后刀面磨損帶平均寬度的測量值序列[VB1,VB2，…，VBn]和相應(yīng)的已加工壽命值序列[X1，X2，…，Xn]進行擬合，獲得球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式:VB = ao+alX+a2X2^-----1-anXn ； 6)選用規(guī)格參數(shù)與第一把球頭銑刀相同的第二把球頭銑刀，以主軸轉(zhuǎn)速N2并保持其它銑削工藝參數(shù)不變，重復(fù)步驟I)至4)，記錄下主軸轉(zhuǎn)速他與相應(yīng)的極限加工壽命T2; 7)參照標(biāo)準(zhǔn)ISO-8688并引入刀具直徑修正系數(shù)Kr和加工進給修正系數(shù)Kf，建立球頭銑刀全壽命函數(shù)關(guān)系式:T = Kr.Kf.f2(N) 其中，T為球頭銑刀的極限加工壽命，N為主軸轉(zhuǎn)速； 8)結(jié)合球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，預(yù)測所述球頭銑刀的剩余加工壽命； 所述球頭銑刀的已加工壽命X是指已完成的切削長度； 所述的后刀面磨損帶平均寬度閾值￥8^是指球頭銑刀發(fā)生磨損失效時最大的后刀面磨損帶平均寬度； 所述的極限加工壽命T是指球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VB達到預(yù)設(shè)的后刀面磨損帶平均寬度閾值VBhJ寸，該球頭銑刀已完成的切削長度； 所述的剩余加工壽命是指進行預(yù)測的當(dāng)時至發(fā)生磨損失效時，球頭銑刀對鉻鋼葉片的可切削長度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:所述的步驟3)中，所述拆下球頭銑刀是將球頭銑刀與刀柄整體拆下，將球頭銑刀裝回數(shù)控機床主軸上的原位置時只需將刀柄固裝回主軸，以保證所述球頭銑刀在整個加工過程中的坐標(biāo)原點不變。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:所述的步驟8)中，結(jié)合球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式和全壽命函數(shù)關(guān)系式，預(yù)測所述球頭銑刀的剩余加工壽命的方法為: 測量加工中球頭銑刀的后刀面磨損帶平均寬度VBpresent,根據(jù)剩余壽命預(yù)測關(guān)系式反求出唯一實根，即實際已加工壽命Xreal，根據(jù)加工時數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速N以及全壽命函數(shù)關(guān)系式，求出該球頭銑刀的極限加工壽命Treai，則該球頭銑刀的剩余加工壽命為Trea1-Xreai。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:所述的步驟4)中，所述后刀面磨損帶平均寬度閾值￥8&取0.2?0.3mm。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉻鋼葉片型面加工用球頭銑刀的剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于:所述的步驟5)的剩余壽命預(yù)測關(guān)系式中，n = 5。
【文檔編號】G06F17/50GK106021796SQ201610389334
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】孟漪, 陳明, 劉公雨, 王呈棟, 明偉偉, 安慶龍
【申請人】上海工具廠有限公司, 上海交通大學(xué)