針對難加工材料的刀具可靠性建模及其分析方法研究.pdf

1、《中國制造2025》中明確提出“在航天、汽車、機床等重點領域集中開展數(shù)控機床專項成果的應用驗證，全面推進國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)、功能部件和刀具的研發(fā)和配套應用，最終實現(xiàn)機床智能化”。刀具作為數(shù)控加工的一個重要部件，其可靠性直接影響到整個加工過程的加工效率和穩(wěn)定性。因此，開展刀具可靠性分析，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　對刀具進行可靠性分析時，需要獲得刀具退化數(shù)據(jù)。為了獲得刀具退化數(shù)據(jù)，本文針對難加工材料進行刀具切削加工實驗，由于加工工況、

2、現(xiàn)場環(huán)境等各方面因素的限制，難以獲得大量的實驗數(shù)據(jù)。針對此“樣本小、數(shù)據(jù)乏”的難題，引入Bayes(貝葉斯)方法對經(jīng)驗信息進行綜合。在該理論基礎上，本文圍繞刀具退化數(shù)據(jù)開展刀具可靠性分析，具體研究內(nèi)容主要包括以下三個方面：
　　(1)為了得到刀具在某一固定時刻可靠度值，本文提出了一種基于退化量分布模型的刀具可靠性分析方法。該方法通過確定某一固定時刻刀具退化數(shù)據(jù)分布，結(jié)合 Bayes理論，計算刀具在某一固定時刻可靠度值。為了得到刀具

3、可靠度隨時間的變化趨勢，本文在假設刀具失效分布已知的基礎上，對刀具進行可靠性分析。
　　(2)為了模擬出刀具的退化過程，本文提出了一種基于退化過程模型的刀具可靠性分析方法。該方法在未考慮個體差異的條件下，基于 Bayes理論，對刀具退化模型中的參數(shù)進行更新，實現(xiàn)了對刀具退化過程的模擬和刀具可靠性分析。同時，由于同一刀盤上的刀具退化過程存在差異，本文提出了一種考慮個體差異的隨機過程模型的可靠性分析方法，該方法得到了刀具可靠度隨時間的

4、變化趨勢。
　　(3)為了對上述兩種方法進行驗證，本文實施了難加工材料數(shù)控加工實驗。此實驗在考慮了切削用量對切削效率影響的條件下，設計了三因素三水平正交實驗。每組切削用量下，進行10次切削加工，收集了大量的實驗數(shù)據(jù)，并運用此數(shù)據(jù)對上述方法進行驗證。
　　此外，在此實驗中除了采集到刀具磨損量數(shù)據(jù)外，采集到的實驗數(shù)據(jù)還包括：振動信號，表面粗糙度和工件切屑數(shù)據(jù)。基于此數(shù)據(jù)對刀具磨損狀態(tài)進行多角度監(jiān)測，形成了比較全面的刀具切削加工數(shù)