碳化硅陶瓷是一种典型的难加工非金属材料,具有耐高温、抗热震、硬度高、耐腐蚀、抗氧化、耐磨、抗蠕变、高热导及优异的热稳定性等优点,这使其成为1400?C以上最有价值的高温结构陶瓷,具有十分广泛的应用领域。本文针对难加工的高硬度碳化硅陶瓷钻孔过程中刀具磨损及加工时长及成本限制,难以获取大量的退化数据等问题,以无压烧结碳化硅陶瓷孔加工过程为研究对象,使用直径5mm的烧结金刚石钻头对无压烧结碳化硅陶瓷进行单因素孔钻削实验。在贝叶斯理论基础上,提出了基于退化量分布和Gamma过程建模的可靠性分析方法,通过采集刀具持续磨损量并分析其与切削力和振动的关系,获取刀具性能退化数据来探究烧结金刚石刀具的可靠性问题,为提高刀具的可靠度提供理论模型和分析方法。论文的主要研究包括以下四个方面:(1)确定刀具退化累积量分布模型在贝叶斯理论的基础上,提出基于退化量分布的可靠性建模分析方法。首先根据碳化硅磨削钻孔过程中获得的刀具的退化数据,对退化数据分别进行指数分布、正态分布、威布尔分布、对数正态分布及Gamma分布拟合,确定刀具退化量分布模型,并使用非参数检验方法对该分布进行检验。然后基于该分布模型,利用最小二乘法估计分布参数,将获取的参数作为已知值对样本进行扩充,再次使用最小二乘法获取大量参数估计值,结合贝叶斯理论,得到最终的参数后验分布模型,最终确定刀具的可靠度变化曲线。(2)确定刀具退化量增量分布模型在贝叶斯理论的基础上,提出基于Gamma过程可靠性建模的分析方法。同样先对退化数据进行拟合优化,确定退化数据分布模型,由专家经验确定参数估计值。然后基于贝叶斯理论利用马尔科夫链蒙特卡罗方法对模型参数进行更新,最终求出刀具可靠度函数。(3)考虑刀具个体性差异刀具退化量增量建模通过实验数据论证刀具个体之间的退化过程的差异性。基于前面提出的Gamma过程可靠性建模的分析方法,提出考虑个体性差异的Gamma过程刀具可靠性建模方法。以尺度参数的不同对这种差异性进行描述,同样基于贝叶斯理论利用马尔科夫链蒙特卡罗方法对模型参数进行更新,最终求出刀具可靠度函数。(4)切削用量、振动和切削力对刀具磨损的影响针对加工过程中切削用量、振动和切削力数据,分别分析了切削用量、振动和切削力对刀具磨损量的影响。结果表明,主轴转速和进给速度的增加都会加剧刀具的磨损;根据不同转速下金刚石磨粒的磨削长度与刀具磨损比的回归分析,明显看出刀具磨损量与磨削长度是非线性关系;切削力平均值和振动幅值都与刀具磨损量呈现一定的相关关系,且切削力和振动幅值的增大都会加剧刀具的磨损。根据刀具退化量累积量建模计算出来的可靠度曲线只能根据固定时刻的可靠度进行拟合,拟合曲线还存在一定的缺陷;不考虑个体性差异的刀具可靠度建模可以计算出任意时刻刀具的可靠度,但是只适用于单一的刀具;采用考虑刀具个体性差异刀具退化量增量建模充分考虑了刀具个体间的差异,且能满足一定的精度要求,建模的效果更好,且具有广泛的适用性。