刀具磨损直接影响工件的加工精度和表面质量,切削过程的可靠性直接影响到加工质量、效率及加工系统整体功能的正常发挥,因此研究刀具磨损状态及切削过程可靠性具有重大意义. 本文主要利用车削实验获得三向车削力信号,通过提取信号中能反映刀具磨损状态的特征参数来分析不同的切削过程因素对切削力的影响规律,并利用人工神经网络技术实现对切削过程可靠性的研究. 根据单因素切削实验结果,本文详细研究了切削速度v、主轴转速n、进给量f、背吃刀量a<,p>等因素对切削力时域、频域信号的影响,并分析了切削噪音、切屑状态与切削力信号之间的关系.结果表明:切削用量三要素中,切削速度v对切削力频谱的影响最小.切削噪音的出现导致绝大部分频谱幅值减小,在4400Hz左右的高频处幅值明显增加,这一高频幅值的变化趋势与噪音强弱变化趋势相同. 为分析刀具磨损与切削力的对应关系,设定主轴转速n、肌进给量f、背吃刀量a<,p>不变,切削速度v,在一定范围内变化,在此切削条件下进行刀具全寿命周期切削实验.结果表明:刀具发生正常磨损以至于达到剧烈磨损时,与新刀刚切削时相比,主要谱峰移向2880Hz处,其他频段的谱峰大为下降,2880Hz处峰值的变化趋势与刀具磨损的变化趋势相同. 通过对切削力信号分别进行时域、频域分析和小波分析,本文综合比较了各种特征参数变化趋势与刀具磨损的对应关系.结果表明:在与刀具磨损有关的特征参数中,随着刀具磨损的加剧,切削力信号在小波分解2500～5000Hz、1250～2500Hz尺度上能量和均方差的增幅最大,因此可作为反映刀具磨损状态的特征参数. 本文初步探讨了动态切削可靠性的概念及评价方法,首次提出"切削过程动态可靠性"的概念.通过综合考虑切削用量等工艺系统静态参数和工艺系统动态随机参数对切削过程的影响,建立了动态可靠性的评价方法,可对一定切削条件下的动态可靠度进行正确计算.