數控車床刀具的動態可靠性及動態可靠性靈敏度研究

《數控車床刀具的動態可靠性及動態可靠性靈敏度研究》是依託東北大學，由王新剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：數控車床刀具的動態可靠性及動態可靠性靈敏度研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王新剛
• 依託單位：東北大學

中文摘要

刀具可靠性差，會產生廢品，損壞工具機和設備，甚至造成人員傷亡。隨著切削加工系統自動化程度的提高，對刀具可靠性的要求也越來越高，目前對刀具的動態可靠性及動態可靠性靈敏度研究還不多見，所以建立一套完整的刀具動態可靠性理論體系的需要也越來越迫切。本項目將研究數控車床刀具的動態可靠性和動態可靠性靈敏度的分析方法，這些研究可以幫助設計者了解刀具設計參數的改變對刀具系統及整個工具機可靠性的影響，給出各參數可靠性靈敏度的變化規律，為刀具的可靠性設計提供理論依據，同時為實際工程分析打下堅實的基礎。刀具的失效分析在現階段多從壽命穩定性的概念出發加以研究，本項目從可靠性的概念出發，結合數學力學、機械設計、可靠性、動力學和材料學等學科建立刀具可靠性及靈敏度的數學模型，擬統一提出刀具動態可靠性和動態可靠性靈敏度分析方法，完善刀具可靠性和可靠性靈敏度的研究。

結題摘要

國內外學者大都以研究刀具切削參數和刀具幾何參數為目標，來達到提高刀具可靠性的目的。而對刀具的物力性能參數和材料參數對刀具可靠性的影響程度即靈敏度研究還未見報導。可靠性靈敏度分析方法可以迅速準確的找到靈敏參數對結構整體可靠性的影響，省去了大量的物理實驗，節約成本。本項目從可靠性的概念出發，擬統一提出刀具動態可靠性和動態可靠性靈敏度分析方法，這些研究可以幫助設計者了解刀具設計參數的改變對刀具系統及整個工具機可靠性的影響，給出各參數可靠性靈敏度的變化規律，為刀具的可靠性設計提供理論依據，從而進一步完善刀具可靠性和可靠性靈敏度的研究內容。 本項目研究工作主要包括三部分：第一，建立了基於破損失效的硬質合金刀具的動態可靠性數學模型及失效率模型。分析了硬質合金刀具在斷續切削加工時的主要失效形式，考慮了衝擊載荷作用次數對刀具可靠性的影響，建立了硬質合金刀具的動態可靠性數學模型，給出了刀具在斷續切削加工時的可靠度的變化規律。同時建立了以載荷衝擊次數及加工時間為度量指標的刀具失效率計算模型。研究表明，隨著載荷衝擊次數和加工時間的增加，刀具的可靠度曲線出現逐漸降低的變化過程。為刀具選取試驗和修復時間以及可靠壽命等指標提供了理論依據。第二，研究刀具的動態可靠性靈敏度，並建立刀具靈敏度的數學模型。刀具各設計參數的選取直接影響刀具的可靠度。在研究1基礎上與靈敏度分析方法相結合，推導了刀具各設計參數的動態可靠性靈敏度計算公式，並給出了各設計參數的動態可靠性靈敏度的變化曲線。研究表明，刀具各設計參數的改變對其可靠性的敏感程度大小不一，對敏感參數的選取要加以控制，以提高刀具的可靠度和被加工零件的精度。同時為提高刀具系統及整個工具機的可靠性提供理論依據。第三，針對本文所提出的可靠性、靈敏度方法，採用實驗和仿真兩種方法進行數值驗證，驗證結果表明，本項目所提方法精度較高，具有很好的套用價值。