[发明专利]一种构建刀具磨损图进行切削参数优选和刀具寿命可靠性评估的方法

说明书

本发明涉及切削加工和刀具技术领域，特别提供一种构建刀具磨损图进行切削参数优选和刀具寿命可靠性评估的方法。其包括以下步骤：1)选取一种机床、刀具、工件材料和切削条件进行切削试验；2)采用扫描电镜和超景深显微镜检测刀片，采用手持表面粗糙度测量仪检测已加工工件，记录数据；3)构建v_c‑f刀具磨损图、v_c‑VB‑Ra和f‑VB‑Ra柱状图，进行切削参数优选；4)用优选的切削参数进行刀具完全寿命试验，实现刀具寿命可靠性评估。本发明基于所构建的v_c‑f刀具磨损图、v_c‑VB‑Ra和f‑VB‑Ra柱状图得出优选切削参数，预测优选切削参数下的刀具寿命可靠性，为切削参数优选和换刀策略提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及切削加工和刀具技术领域，特别提供一种构建刀具磨损图进行切削参数优选和刀具寿命可靠性评估的方法。

背景技术

切削加工是制造业的重要组成部分，制造业的进步以材料性能的提升为基础；近年来，钛合金和高温合金等高性能材料被广泛运用到要求苛刻的行业，例如航空航天、能源、石油化工、生物医学等领域；这些高性能材料虽然性能优异，但往往因为导热性差、强度硬度高、加工硬化严重和粘结性强等原因使刀具磨损破损严重，刀具寿命短并且在换刀时间内刀具寿命可靠性低；因此，切削加工中高度稳定可靠的工艺参数以及合理的换刀策略成为工程人员关注的热点；为了实现切削加工参数的优选并制定合理的换刀策略，需要对刀具在特定切削条件下的磨损形貌和机理进行系统研究并进行归纳总结，进一步获得优选的切削加工参数以及完成刀具在优选切削参数下寿命可靠性的评估；磨损图可以帮助系统研究刀具的磨损形貌和磨损机理，展现出不同切削条件下磨损形貌和磨损机理的转变；目前国内外的研究人员展开的关于刀具磨损图的研究大多是使用其他学者文献中的实验数据，这些数据缺乏一致性，影响磨损图的准确性；并且现存的刀具磨损图中没有尝试构建出刀具失效界限；除此之外，没有人利用磨损图对切削参数进行优选并评价在优选切削参数下刀具的寿命可靠性，为刀具制定合理的换刀策略。

发明内容

一种构建刀具磨损图进行切削参数优选和刀具寿命可靠性评估的方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一

进行切削试验，选用数控机床型号为CAK6150，刀片为三菱涂层硬质合金刀片（型号为CNMG120408-MJ），刀柄为山特维克生产的PCLNR-2525-HP刀柄，工件材料为高温合金Inconel625，切削条件为常规冷却（切削液为美国马斯达化学公司的TRIM E206）；所述切削试验采用的切削参数为背吃刀量a_p=0.5mm，切削速度v_c为25~175m/min，进给速度f为0.02~0.3mm/min；所述切削试验舍弃过大和过小切削参数，具体实验方案如图2所示；所述切削试验对应每组切削参数选用一个新刀尖进行切削试验；所述切削试验切削时间为根据具体切削加工条件所拟定的时间，大于等于10min。

步骤二