申请/专利权人：中国科学院工程热物理研究所

申请日：2024-01-18

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117592223B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/23;G06F30/27;G06F16/906;G16C60/00;G06F113/26;G06F119/02;G06F119/08;G06F119/14;G06N3/048;G06N3/084;G06F119/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.03.12#实质审查的生效;2024.02.23#公开

摘要：本发明公开了一种面向航空航天材料的孔加工刀具智能设计方法，该方法包括以下步骤：根据孔加工刀具的性能要求，选择刀具材料以及刀具涂层，并基于要加工的孔形状和尺寸，设计刀具的几何形状；结合刀具的设计数据，通过有限元分析，仿真切屑形成过程，获得不同设计参数的刀具在不同加工情况下的切削力，切削温度；基于确定的刀具加工材料，尺寸以及形状进行刀具加工，并在加工装置处安装振动传感器、非接触温度传感器以及工业相机进行数据采集；基于加工完成的成品刀具。本发明通过模拟刀具切割并将模拟数据辅助实际刀具切割，从而加快刀具设计的进程，同时能够构建推荐切削参数列表，提高刀具质量。

主权项：1.一种面向航空航天材料的孔加工刀具智能设计方法，其特征在于，该方法在实施时至少包括以下步骤：SS1.根据待加工航空航天材料的物理及化学特性以及待加工孔的形状、尺寸及表面质量要求，确定待设计孔加工刀具的至少包括切削力、切削温度、切削稳定性及切削寿命指标在内的性能要求，选择刀具本体材料以及涂覆在刀具本体表面的涂层材料，并基于待加工孔的形状和尺寸，确定待设计孔加工刀具的几何形状及相应的几何尺寸；SS2.基于待加工航空航天材料的物理及化学特性构建工件有限元模型，并结合步骤SS1所确定的孔加工刀具的设计数据构建刀具有限元模型，并至少分别定义工件有限元模型及刀具有限元模型的边界条件、初始条件及材料属性，通过有限元分析模拟刀具与工件之间的接触和摩擦并仿真切屑的形成过程，并通过设置不同的切削工作参数以及设置不同的刀具设计参数，获得不同设计参数的刀具在不同加工情况下的切削力、切削温度、工件表面质量及工件加工变形规律相关数据，分析刀具的切削性能和加工效果，评估刀具的切削稳定性和切削寿命，并根据分析结果择优确定刀具设计参数；SS3.基于步骤SS1所确定的至少包括刀具本体材料、涂层材料、几何形状及相关尺寸在内的设计参数，使用刀具加工装置完成刀具的实体加工；SS4.对于步骤SS3所加工完成的成品刀具，使用检测设备检查其刃磨精度及精度留量以评估成品刀具的性能和加工效果，随后使用所述成品刀具对航空航天材料进行孔加工并实时采集孔加工过程中刀具的振动、温度和图像信息，并将所采集的这些实际切削数据与步骤SS2所获得的模拟切削数据进行对比和分析，以验证模拟切削和实际切削一致性；SS5.建立一涵盖常用刀具本体材料、涂层材料、工件材料及其物理、化学、力学属性数据的数据库，同时依据步骤SS2所获得的模拟切削数据及步骤SS4所获得的实际切削数据，采用神经网络算法构建一数学预测模型，并在对该数学预测模型进行充分训练验证的基础上，基于该数学预测模型对所述数据库中的刀具本体材料、涂层材料、工件材料进行分类、优化和预测，同时基于该数学预测模型推理验证包括材料组合、刀具性能和或切削参数在内的数据库其他数据；SS6.根据实际生产和加工需求确定待预测的切削参数和切削条件，将所确定的待预测切削参数和切削条件进行标准化处理后作为步骤SS5所建立并验证的数学预测模型的输入，并通过该输入的数据验证结果对孔加工刀具进行性能预测，评估孔加工刀具在不同切削参数下的切削力、切削温度、切削稳定性、和或切削寿命指标，并构建推荐孔加工刀具的切削参数列表。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院工程热物理研究所 一种面向航空航天材料的孔加工刀具智能设计方法

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