[发明专利]一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法

权利要求书

1.一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤a，进行高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损实验，获取振动特征参数和刀齿后刀面摩擦磨损样本；

步骤b，铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界检测，完整表征铣刀刀齿后刀面摩擦磨损区域；

步骤c，刀齿误差和铣削振动对刀齿刀尖点瞬时位置的影响特性识别，揭示刀齿误差和铣削振动作用下刀齿刀尖点瞬时位置的变化特性；

所述步骤c中刀齿误差和铣削振动对刀齿刀尖点瞬时位置的影响特性识别，包括以下步骤：

步骤c1、根据铣刀各刀齿之间的对应关系，在铣刀坐标系中沿铣削宽度和铣削深度方向对刀尖点位移进行投影，解算沿铣削宽度和铣削深度方向的刀尖点瞬时位置坐标；

步骤c2、绘制受刀齿误差和铣削振动刀尖点瞬时位置坐标随切削行程增加而变化的曲线，揭示刀齿误差和铣削振动作用下刀齿刀尖点瞬时位置的变化特性；

步骤d，刀齿后刀面与加工表面瞬时接触关系模型构建，揭示刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界的变化特性；

步骤e，刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界解算，得到刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界曲线；

步骤f，刀齿后刀面累积摩擦磨损边界形成过程及仿真结果验证。

2.根据权利要求1所述的一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，其特征在于，所述步骤a中的高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损实验，包括以下步骤：

步骤a1、采用多把具有相同结构的高进给铣刀，分别进行不同切削行程的铣削实验；

步骤a2、提取工件及加工表面的几何结构参数，建立工件坐标系；提取铣刀结构特征变量，建立铣刀坐标系，在工件坐标系中描述铣刀的位置状态；

步骤a3、提取刀齿结构特征变量，建立刀齿坐标系和刀齿误差分布序列，在铣刀坐标系中表征刀齿绕铣刀中心旋转运动状态；

步骤a4、利用实验获取振动特征参数和刀齿后刀面摩擦磨损样本。

3.根据权利要求1所述的一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，其特征在于，所述步骤b中铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界检测，包括以下步骤：

步骤b1、依据刀齿结构及特征参数，构建刀齿后刀面累积摩擦磨损边界检测坐标系；

步骤b2、在检测坐标系中，依据摩擦磨损前后刀齿后刀面形貌特征差别，识别出刀齿后刀面累积摩擦磨损边界，按切削刃中点与最低点之间距离为采样点间距，对整条切削刃和后刀面累积摩擦磨损边界进行特征点提取；

步骤b3、采用多项式拟合方法，获得刀齿后刀面累积摩擦磨损边界分布函数；分析刀齿后刀面累积摩擦磨损边界的变化特性；

步骤b4、依据刀尖点与刀齿安装定位面特征重合的方法，在刀齿坐标系中反映检测坐标系的空间位置关系。

4.根据权利要求1所述的一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，其特征在于，所述步骤d中刀齿后刀面与加工表面瞬时接触关系模型构建，包括以下步骤：

步骤d1、利用振动作用下铣刀及刀齿切削运动轨迹、姿态和切削刃的刃形方程，获取工件加工过渡表面方程；

步骤d2、利用加工过渡表面方程和刀齿后刀面方程，识别刀齿后刀面瞬时接触关系特征变量；

步骤d3、根据刀齿后刀面累积摩擦磨损检测坐标系与振动作用下的铣刀坐标系转换关系，获得刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界的变化特性。

5.根据权利要求1所述的一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，其特征在于，所述步骤e中刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界解算，包括以下步骤：

步骤e1、建立有限元仿真模型及边界条件，获取刀齿后刀面热力耦合场，提出铣刀刀齿后刀面与加工表面瞬时接触边界判据；

步骤e2、以刀齿后刀面等效应力场、温度场和磨损深度为判据，获取刀齿后刀面与加工表面瞬时接触边界；

步骤e3、采用刀齿后刀面累积摩擦磨损边界检测方法，对刀齿后刀面瞬时接触边界特征点进行识别和提取，进而得到检测坐标系下刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界曲线。

6.根据权利要求1所述的一种高进给铣刀刀齿后刀面摩擦磨损边界检测与解算方法，其特征在于，所述步骤f中刀齿后刀面累积摩擦磨损边界形成过程及仿真结果验证，包括以下步骤：

步骤f1、利用刀齿后刀面瞬时摩擦磨损边界曲线，获取切削刃上不同位置处瞬时摩擦磨损下边界的最大值特征点，从而构建刀齿后刀面累积摩擦磨损边界曲线；

步骤f2、揭示刀齿后刀面磨损边界不断扩展和瞬时摩擦磨损边界非连续且频繁变动共同作用的刀齿后刀面累积摩擦磨损边界形成过程；

步骤f3、利用刀齿后刀面累积摩擦磨损边界实验曲线和仿真曲线，对比分析曲线方程系数的相近性，验证上述模型及方法的正确性。