耐用度服从三参数Weibull分布的机床刀具在变加工条件下的可靠性评估

王智明, 任丽娜, 段红燕, 杨海鱼

(兰州理工大学机电工程学院, 730050, 兰州)

金属切削刀具作为机床的重要组成部分,其可靠性对整个机床工艺系统的加工效率和稳定性有显著的影响。量化评估刀具的可靠性,及时更换不合格刀具[1-3],不仅可以降低生产成本,提高经济效益,而且还可以保证工件表面加工质量,因此准确评估刀具的可靠性具有重要的经济价值。

刀具寿命是刀具可靠性评估的主要指标之一,主要影响因素有切削速度v、进给量f、切削深度a等切削用量,因此以切削用量为主要模型参数的Taylor刀具寿命指数方程多元线性回归法为常见的刀具寿命评估方法之一[4-5]。但是,影响刀具寿命的因素众多,除切削用量外,还有刀具几何形状、刀具材料、工件材料、切削液及操作者的经验水平等。

概率统计法常用来评估刀具寿命及其可靠性。该方法认为刀具寿命为随机变量,且当刀具磨损形式为月牙洼磨损时,其寿命服从正态分布或对数正态分布;当磨损形式为刀面附着磨损时,寿命服从Gamma分布;大多数情况下,刀具寿命服从Weibull分布。其中,Iakovou等解决了刀具寿命为Gamma分布时的加工经济问题[6],Kwon等研究了金属陶瓷刀具寿命正态分布时的切削特性[7],Galante等给出了刀具寿命逆正态分布下的Taloy公式近似解法[8],樊宁等分析了刀具寿命服从对数正态分布时的可靠性[9],陈保家等提出了一种基于Logistic回归模型和刀具振动信号的可靠性评估方法[10],Letot等根据车削恶化指标预测了刀具的剩余寿命及可靠性[11]。……