CN101131320B - 用于检测和量化钻削不规则的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对金属零件(4)中的钻孔不规则检测和可选地进行量化的方法，钻孔操作由钻头(4)实施，它包括一方面确定依赖于时间的两个下面参数中至少之一的数值集：在至少一个零件的钻孔操作期间所产生的钻头(10)进入金属零件(4)的穿透轴向应力Fz(t)和扭矩C(t)，确定Fzmax/Fzthreshold和Cmax/Cthreshold比值和/或可选的AreaFzmax/AreaFzthreshold和/或AreaCmax/AreaCthreshold面积比值，以指示不规则类型及可选的其严重程度。另一方面，确定与钻头的侧边磨损Vb相关联的数值集，确定Fzmoy(Nb)/Fzmoy(Nb＝1)比值和/或Cmoy(Nb)/Cmoy(Nb＝1)比值和/或可选地AreaFzmoy(Nb)/AreaFzmoy(Nb＝1)比值和/或AreaCmoy(Nb)/AreaCmoy(Nb＝1)比值，用来指示相关于磨损的不规则的出现。

Description

用于检测和量化钻削不规则的方法

技术领域

本发明涉及使用围绕其轴转动的切削工具加工金属材料的领域；它更具体地涉及使用诸如带有硬质合金的钻头之类的钻头来钻孔。 

背景技术

为了在零件中取得钻孔，将零件定位在虎钳爪之间，接着被固定在应力测量台上。然后，将合适直径的钻头靠近零件表面，在其被轴向驱动的同时使其旋转，以使它进入材料。被示例在图1中的钻头10包括具有带有一或多个切削边沿12的截头圆锥体尖端形状的头部11，其中的磨损Vb在前角被测量。钻头被配置有用于去除屑片的螺旋槽13。该槽的外部边沿形成镶边(list)14。钻头10被保持在可移动的工具支撑体2上，所述支撑体2被安装在合适导轴中。钻头的驱动设备包括驱动导轴围绕其轴旋转的第一电动机和允许该导轴轴向偏移的另一电动机。这被示出在图2中。这种加工设备还通过钻头被配置有外部或内部润滑系统3。零件4自身被夹持在虎钳5中。 

在没有不规则时，钻孔存在于圆柱体中，具有由钻头及其侧面限定的直径，所述侧面显现出垂直于钻孔轴的规则加工条纹。然而，在某些切削、钻孔几何尺寸和工具磨损条件中，钻孔可能具有由材料积聚形成的许多不规则，其由于机械和热效应联合所引起的有害屑片去除或金属结构的局部改变而产生的。 

已知有三种重要的不规则类型。 

第一种不规则，所谓的单独屑片粘合，在此后被称为CCT，可以在钻孔的内壁上看到。这些为片断屑片，其被焊接在钻孔表面且被定位在垂直于钻孔轴的方向。 

第二种不规则，所谓的剪切材料条带，在此后被称为BMC，导致在钻孔阶段产生非常多的屑片和钻孔表面上材料的强力混合。这种材料装配在切削操作期间被施加在钻孔表面，然后在钻头取出时通过镶边被磨光，在钻孔表面留下多样性条纹。 

可以被看到的第三种不规则被称为热—机械效应面积或ZATM。如与两种前面的不规则相对，机械效应与非常高的热效应相耦合，对较大厚度，以及对钻孔入口和出口处的全部或部分深度，强烈地改变了钻孔边沿的微结构。 

本专利申请不限于这种典型的不规则，而是其它的也可被考虑。因而，其检测和量化将取决于它们的PM标示(signature)。 

这种钻孔不规则的起因可以有多种。下面的不规则可以被提及，而没有任何限制： 

—由于泵意外停止、不适当地定位的润滑剂喷射或不良油/水比值而导致的不合格的润滑； 

—具体用于深度和/或倾斜钻孔的不良屑片去除，因此，材料干扰成为经常发生的现象； 

—不适当的或较差的编程切削参数(具体地，超过临界速度的过度切削速度和低于前者(underadvance)的使用)； 

—磨损的和/或较差再成型的工具或者进一步配置有不规则涂层的(工具)； 

—不适当适配的工具支撑体； 

—不适当平衡的心轴(spindle)； 

—被不适当定位在工具支撑体中的工具； 

—被不良加持在虎钳中的零件； 

—不利的工具选择：参数、型号、属性、……； 

—接受过不适当热处理的零件； 

—在各个钻孔之间的太短的时间延迟，具体在SL钻孔中； 

—…… 

发明内容

具体在航空器领域，例如尤其用于涉及安全的关键零件，存有一或多个上述的不规则是不想要的。 

因此，可优选的是，尽可能快地检测其存在及量化它们，也就是具体在空白处被钻孔时，以在完工步骤期间去除这些零件或选择去除它们的最适当的方法。 

此外，知道了不规则类型，其基于材料性能的强度和结果能允许更好的零件控制/量化，而不用系统地依赖非破坏性试验，从而导致明显的时间节省。 

因此，本发明的主要目的是用于对至少一个上述不规则类型的检测，这种不规则被单独考虑或者基于钻孔和非破坏方式组合地被考虑。 

此外，本发明的另一目的是量化不规则类型。 

本发明的另一目的还是用于至少一个不规则的检测，源自于钻孔操作期间所要求作为时间函数的三维应力，对这种参数的采集依据不需要复杂传感器的传统测量台而方便地获得。 

依据本发明，使用检测和可选地量化金属零件中的钻孔不规则的方法实现这些目的，钻孔操作通过钻头来实施，特征在于，它包括一方面确定依赖于时间的两个下面参数中至少之一的数值集，也就是，在至少一个零件的钻孔操作期间所产生的钻头进入金属零件的穿透轴向应力Fz(t)和扭矩C(t)，然后隔离对应于不存在任何不规则的阈值和表示的Fz_threshold和C_threshold数值，Fz_max和C_max数值对应于最大值且表示有不规则，然后确定Fz_max/Fz_threshold和C_max/C_threshold比值和/或可选的Area_Fzmax/Area_Fzthreshold和/或Area_Cmax/Area_Cthreshold面积比值，所述面积比值为在具有作为下界限Fz_threshold或C_threshold和作为上界限Fz_max或C_max的Fz(t)或C(t)曲线下面的面积相关于在具有作为上界限Fz_threshold或C_threshold的Fz(t)或C(t)曲线下面的表面，以使指示不规则类型及可选的其严重程度，在另一方面，确定与钻头的侧边磨损Vb相关联的数值集，例如Nb_crit.，对应于用于Vb_crit.＝0.3mm(钻头的报废)的所钻的钻孔临界数目，以及Vb^*和Nb^*对应于所考虑的不规则的首次出现，以及还隔离作为所钻的钻孔数函数的Fz_moy(Nb)和C_moy(Nb)，以及对应于切削边沿的进口处的信号平均值，以及确定Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)和/或C_moy(Nb)/-C_moy(Nb＝1)比值和/或可选地Area_Fzmoy(Nb)/-Area_Fzmoy(Nb＝1)和/或Area_Cmoy(Nb)/Area_Cmoy(Nb＝1)面积比值，以使指示相关于磨损的不规则的出现。 

通过定义严格标准来量化不规则，所述严格标准依赖于钻头的这种应力和/或切削参数和几何参数和/或倾斜边磨损参数。除了这种不规则之外，导致应力和扭矩增加的没有实际显示在信号阈值和/或最大值的任何其他不规则更具体地通过面积分析被处理。然后，从钻孔分析中获得阈值，使用没有所产生的任何不规则的相同切削参数，在切削参数(Vc，f)不是产生不规则的那些参数的情形下。 

因此，本发明的方法涉及至少一个下面特征： 

—从横向应力(Fx和Fy)中扣除的应力Fz和扭矩C的信号分析； 

—对穿透应力(Fz)和扭矩C的最大值和最小值(阈值)之间比值的计算； 

—对信号曲线下面积以及其中比值的计算； 

—对用于在钻头出去时由前端或镶边留下的条带的倾斜角(β′)的毛边长度(Lb)的计算； 

—对钻孔时间(tp)和去毛边时间(td)的计算，作为用于核查程序误差的手段； 

—对钻孔进口和/或出口处彩色光晕的观测，作为用于检测ZATM形态以及用于估计相关深度的非破坏型手段； 

—对钻头的Vb中的磨损原因的分析，关于信号方面及其特征特点。 

本发明还涉及一种设备，用于实现包括下面装置的设备：用于表示和处理作为在t₀和t₄之间时间的函数的横向应力Fx、Fy和轴向应力Fz的装置、用于存储对不规则检测和量化的信号的数据表示的装置以及用于表述和处理这种数据以及相关联于钻头侧边磨损的那些数据的装置。 

附图说明

参考附图，现在将更详细地描述本发明的方法，附图中： 

图1示出带有头部和两个切削边沿的钻头的示意图，所述头部具有截头圆锥体尖端的形状； 

图2是钻孔设备的示意图； 

图3示出应力Fz和C采集系统图； 

图4示出不同钻孔步骤和相关于钻孔的几何尺寸的示意图； 

图5是用于没有不规则的钻孔的轴向应力Fz随时间的变化的示意图； 

图6是用于没有不规则的钻孔的扭矩C随时间变化的示意图； 

图7是半个典型没有不规则的钻孔的表面， 

表面照片7a，在其上可以看到加工条纹和螺旋状条纹； 

由半个前进距离(advance)间隔开的加工条纹和倾斜有角度β′的MEB照片7b；和 

在没有不规则的钻孔的边沿处的微结构状态的MO照片7c，在其上看到非常亮的变淡的(cold)锤击面积； 

图8是带有CCI的典型半孔， 

MEB图8a，其示出多个隔离的屑片，位于垂直于孔轴的方向且均匀地从孔进口分布至出口； 

MO照片8b，其示出与带有CCI的典型钻孔的纵向切削隔离开来的屑片的不良粘结； 

MO照片8c，其示出CI，所述CI使用优良粘结剂被或多或少地粘结在钻孔的 表面； 

在带有CCI的典型钻孔的出口处毛边的MO照片8d； 

图9是在CCI的情形中应力Fz随时间的变化示意图； 

图10是在CCI的情形中扭矩C随时间的变化的示意图； 

图11是带有CCI+BMC的典型半孔， 

表面照片11a，在钻孔表面处可以观察到根据角度β′定位的多个螺旋条纹； 

依据纵向切削的MO照片11b：照片11c、11d、11e和11f为在钻孔边沿的四个不同方位的放大视图； 

MO照片11c，其示出用于典型CCI+BMC钻孔的带有下面的DP1塑性变形条带的MC1剪切材料的条带； 

在带有CCI+BMC的典型钻孔的出口处的毛边的MO照片11d； 

照片11e示出在MO处，在塑性变形条带DP2之后的被粘结在剪切材料MC2上的隔离屑片CI2； 

照片11f示出在MO处，在塑性变形条带DP3之后的被焊接在剪切材料MC3上的隔离屑片CI3； 

图12是在具有不规则组合(CCI+BMC)的典型钻孔情形中应力Fz随时间的变化的示意图； 

图13是在具有不规则组合(CCI+BMC)的典型钻孔情形中扭矩C随时间的变化的示意图； 

图14是带有不规则组合CCI+BMC+ZATM的典型钻孔，具有 

纵向截面的照片14a：照片14b、14c、14d和14e为在钻孔边沿的四个不同方位的放大视图； 

照片14b示出在MO处，在塑性变形条带DP4之后被粘结在剪切材料MC4上的隔离屑片CI4； 

照片14c示出在MO处，在再结晶的面积ZR5之后被粘结在剪切材料MC5上的隔离屑片CI5； 

照片14d示出在MO处，被粘结在ZATM6处的隔离屑片CI6； 

照片14e示出在MEB处，被定位在典型钻孔CCI+BMC+ZATM的出口处的ZATM； 

照片14f示出在MO处的两幅照片，显示纵向截面的ZATM形状：三角形ZATM (ZATMt7)和矩形ZATM(ZATMr7)； 

照片14g示出彩色晕圈的两幅照片，在典型CCI+BMC+ZATM钻孔的进口和出口处； 

图15是在具有不规则组合(CCI+BMC+ZATM)的典型钻孔的情形中应力Fz随时间的变化的示意图； 

图16是在具有不规则组合(CCI+BMC+ZATM)的典型钻孔的情形中扭矩C随时间的变化的示意图； 

图17是在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔的情形中作为钻孔时间tp的函数的Fz_max/Fz_threshold比值的图表； 

图18是在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔的情形中作为以对数比例形式的Vc函数的E的图表； 

图19是在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔的情形中作为乘积 函数的测量的ZATM_max的图表； 

图20是在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔的情形中，作为Vc、D的最大能量Ec_max和钻孔时间tp的函数而测量的ZATM_max的图表，所述最大能量Ec_max耗散在从最大扭矩C_max中扣除的部分处； 

图21是表示作为钻孔数函数的前磨损Vb的曲线，所述钻孔在COM切削最佳条件及另一外侧COM切削条件下被钻孔，使用新工具钻的第一钻孔没有显示任何不规则； 

图22是表示在COM切削最佳条件及另一外侧COM切削条件下作为Nb/Nb_crit.的函数Vb/Vb_crit.的曲线，使用新工具钻的第一钻孔没有显示任何不规则； 

图23是主曲线，表示因COM条件和外侧COM条件，作为钻孔标准数Nb^*/Nb_crit.的函数的标准前磨损Vb^*/Vb_crit.，相当于考虑了在研究中的工具/材料组件的不规则出现的情况； 

图24是应力Fz中典型PM信号的记录，因在钻Nb个钻孔之后的COM条件和外侧COM条件以及用于在研究中的工具/材料组件的钻头的前磨损Vb； 

图25是表示在COM条件和外侧COM条件下作为Nb的函数的Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)的图表； 

图26是表示作为标准磨损Vb/Vb_crit.函数的Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)的图表，用于确 定考虑(CCI)的不规则的检测标准Fz^* _moy(Nb^*)/Fz_moy(Nb＝1)，与切削条件无关且用于在研究中的工具/材料组件； 

图27是用于没有任何不规则(AL Vc＝8m/min f＝0.08mm/圈)的典型钻孔的应力和扭矩记录的例子示意图； 

图28是用于具有CCI(SL Vc＝15m/min f＝0.02mm/圈)的典型钻孔的应力和扭矩记录的例子示意图； 

图29是用于具有CCI(SL Vc＝20m/min f＝0.02mm/圈)的典型钻孔的应力和扭矩记录的例子示意图； 

图30是用于具有CCI+BMC+ZATM(SL Vc＝55m/min f＝0.02mm/圈)的典型钻孔的应力和扭矩记录的例子示意图； 

图31是表示在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔情形中且用于WC-Co涂层的工具/因科镍合金(Inconel)718TR材料组件的作为钻孔时间tp的函数的Fz_max/Fz_threshold比值的图表； 

图32是表示在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔情形中且用于WC-Co涂层的工具/因科镍合金718TR材料组件的作为以对数比例形式的Vc的函数E的图表； 

图33是表示在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔情形中且用于WC-Co涂层的工具/因科镍合金718TR材料组件的作为乘积 函数而测量的ZATM_max数值的图表； 

图34是表示在具有CCI+BMC+ZATM的典型钻孔情形中且用于WC-Co涂层的工具/因科镍合金718TR材料组件，作为Vc、D的最大能量Ec_max和钻孔时间tp函数而测量的ZATM_max数值的图表，所述最大能量Ec_max耗散在从最大扭矩Cmax中扣除的部分处； 

图35是表示作为欲钻孔数的函数的前磨损Vb的曲线例子，所述钻孔在最佳切削条件AL Vc＝8m/min f＝0.08mm/圈(COM)及另一切削条件AL Vc＝15m/minf＝0.02mm/圈(外侧COM)下被钻孔，使用新工具钻的第一钻孔没有显示任何不规则； 

图36是表示作为Nb/Nb_crit.的函数Vb/Vb_crit.的曲线例子，用于最佳切削条件ALVc＝8m/min f＝0.08mm/圈(COM)及另一切削条件AL Vc＝15m/min f＝0.02mm/圈(外侧COM)，使用新工具钻的第一钻孔没有显示任何不规则； 

图37是主曲线例子，表示因条件COM AL Vc＝8m/min 

f＝0.08mm/圈和外侧COM条件AL Vc＝15m/min f＝0.02mm/圈，作为钻孔标准数Nb^*/Nb_crit.函数的标准前磨损Vb^*/Vb_crit.，相当于考虑(CCI+BMC)在研究中的工具/材料组件的不规则出现的情况； 

图38是在钻数量Nb个钻孔之后用于COM条件Vc＝8m/min f＝0.08mm/圈和外COM条件的应力Fz及用于研究下工具/材料组件的钻头前磨损Vb的典型PM信号记录的例子示意图； 

图39是表示用于COM条件AL Vc＝8m/min f＝0.08mm/圈和外COM条件ALVc＝15m/min f＝0.02mm/圈的作为Nb函数的Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)的图表例子示意图； 

图40是表示作为标准磨损Vb/Vb_crit.函数的Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)的图表例子，用于确定考虑(CCI)的不规则的检测标准Fz^* _moy(Nb^*)/Fz_moy(Nb＝1)，与切削条件无关和WC-Co涂层工具/因科镍合金718TR材料组件； 

图41是表示在数量Nb个钻孔被钻孔之后用于COM条件AL Vc＝8m/minf＝0.08mm/圈和外COM条件ALVc＝15m/min f＝0.02mm/圈的扭矩C及用于在研究下工具/材料组件的钻头前磨损Vb的的图表例子示意图； 

图42是表示用于COM条件AL Vc＝8m/min f＝0.08mm/圈和外COM条件ALVc＝15m/min f＝0.02mm/圈的作为Nb函数的C_moy(Nb)/C_moy(Nb＝1)的图表例子示意图； 

图43是表示作为标准磨损Vb/Vb_crit.函数的C_moy(Nb)/C_moy(Nb＝1)的图表例子，用于确定考虑(CCI+BMC)的不规则的检测标准C^* _moy(Nb^*)/C_moy(Nb＝1)，与切削条件无关，以及用于WC-Co涂层工具/因科镍合金718TR材料组件。 

具体实施方式

从图3可看出，只要考虑用于信号Fz和C的采集系统50，则通过采集系统，进入材料4中的钻头10的轴向贯穿应力参数(Fz)和从横向应力中扣除的扭矩(C)被记录为时间的函数。后者(采集系统)具有三维应力测量台51、具有压电传感器，在压电传感器上固定有虎钳5和零件4，在这里没有显示。这种传感器记录用于横向应力(Fx、Fy)和轴向应力(Fz)的指示信号，此后，这些信号在52中被放大。一旦得到放大信号，则通过连接微计算机54的采集板(终端)53对信号进行采样。信号采集软件然后允许执行各种处理，以便于实施对切削应力的时间分析，例如使用 低通滤波器对信号Fz和C滤波。由钻头10在零件上产生的扭矩C是横向应力Fx和Fy的线性组合。在测量台的点M处，如由其坐标x、y所限定的通过下面关系获得扭矩：C＝C₀+x.Fy-y.Fx，其中C₀是在点(x＝0和y＝0)处的扭矩值。 

图4示出钻孔操作中不同步骤，用于对具有厚度Lp的金属板4穿孔。在时刻t₀，带有截头圆锥体尖端11具有直径D的钻头10被定位接触在零件上。接下来的时间直至指示去毛边结束的时间t₄如下： 

t₁-t₀：钻头尖端11进入， 

t₂-t₁：通过钻头前端(nose)12的钻孔阶段， 

t₃-t₂：钻头尖端11的输出， 

t₄-t₃：恰好在钻头去除之前，镶边14在钻孔表面的摩擦 

t₂-t₀：具有钻孔长度Lp的钻孔阶段，没有对尖端11去毛边， 

t₃-t₀：钻孔，对尖端去毛边11， 

t₄-t₂：恰好在后者(钻头)去除之前钻头对长度Ld去毛边。 

最佳切削参数，包括用于给定钻头和给定材料的圆周速率(Vc)和每周前进速率(f)在如由工具材料组件方法(AFNOR NF E 66-520-8方法)所限定的狭窄场范围内变化。这种所谓的操作场使钻头的使用寿命最大，同时使特定切削应力Kca、Kct最小。它系统地对应于不规则的总缺陷。应当看到的是，所限定的用于每个孔的新钻头没有不规则的场远大于钻头操作场(COM)。然而，不规则型系统地从数量Nb^*个钻孔而出现，所述数量Nb^*远低于相当于条纹磨损标准(Vbcrit.＝0.3)的钻孔数量，导致钻头被报废。因此，看上去，COM保持钻头优于材料。事实上，没有不规则的场被减少，或者甚至消失，取决于钻头边沿的条纹磨损的程度，进而这在钻头被报废之前出现。 

实施测试矩阵，以在大范围中改变扭矩参数(Vc，f)和钻孔的几何尺寸(Lp，D)。除了切削条件之外，明显偏离从AFNOR NF E 66-520-8方法中得到的最佳条件，钻孔SL考虑同等剧烈的切削条件(例如，至少10倍最佳切削速度和1/5的最佳前进速度)，以更好地提高产生不规则。这种方法，各个钻孔使用新钻头(Vb＝0)被钻孔，以确保不规则性的良好再生性。 

在实施钻孔操作而没有任何不规则的情形中，已经发现，用于给定钻头和给定材料，由钻头产生的扭矩C和进入材料的钻头的轴向穿透应力Fz在时间t₁至t₂之间在通过钻头前端的钻孔阶段期间显示固定速度(与时间无关的数值)。图5和6示出作为时间函数的这种参数的变化。 

在没有不规则的钻孔的情形中，纵向部分显示： 

—加工条带规则地被间隔开半个前进距离(带有两个前端的钻头)或前进距离(带有一个单前端的钻头)，并且相比较于垂直于钻孔轴的轴倾斜有接近0°(图7a)； 

—在钻头出去时(图7b)且倾斜角度β′时，通过前端产生阴影螺旋条纹； 

—钻孔的冶金条件不受热影响(图7c)；可能选择性地在与剩余应力耦合表面上看到非常亮的变淡的(cold)锤击面积； 

—在钻孔边沿处看不到微硬度变化； 

—钻孔粗糙度是规则的，也就是，用于考虑的前进速度的加工条纹深度的表示； 

—钻孔侧表面及其进口和出口侧具有未改变的颜色，指示缺少氧化，以及在钻孔边沿处明显温度增加； 

—毛边，指示向后作用的一些材料，具体没有存在于钻孔的出口及入口处。 

已经发现，不规则可能被检测为产生在钻孔边沿处，根据在钻孔期间Fz和C的变化曲线的形状。这种不规则严重程度取决于对标准的估计，以及通过从低界限至高界限变化的它们的位置。 

这应当是这种情形，信号曲线下的表面在钻孔操作期间被确定。 

一系列额外数值(tp，td，t^* _Fz＝0和t₃ ^*)被记录在信号上，一方面为了核查切削参数(Vc，f)的编制精确度，另一方面，为了通过计算找到钻孔的一些几何特征(β′，Lb)。 

用于指示这种不规则严重程度的不可避免的破坏性试验包括对典型钻孔的纵向部分的冶金分析。微结构状态之间相关、信号Fz和C的类型、Fz_max/Fz_threshold、C_max/C_threshold比值或者应当是这种情形的、Area_Fzmax/Area_Fzthreshold，Area_Cmax/Area_Cthreshold比值以及低限和高限之间的它们的变化面积导致对按三种类型的不规则的分类和量化。 

已经发现，用于特征化任意不规则类型，C_max/C_threshold比值是最有意义的。然而，Fz_max/Fz_threshold比值允许在钻孔操作期间产生对钻头的损伤，以及在严重不规则(burns)毛边的面积中。用于任意不规则类型(CCI，BMC和ZATM)，在Vc增加及f减少时C_max/C_threshold比值增加。只有受热—机械影响面积的最大厚度ZATM_max，可以被指明作为钻孔的切割参数和几何参数的函数： 

${\mathrm{ZATM}}_{\max }=B.{(A^{\′}.V_c^{n-2}.L_p^2.D^2.f^{-2})}^{\mathrm{\α}}$

如由ZATM_max厚度限定的严格标准还可以被表示为最大能量Ec_max的函数，所述最大能量Ec_max被耗散在切削操作期间，从最大扭矩C_max、从Vc、从D及从钻孔时间tp中去除： 

带有 ${\mathrm{Ec}}_{\max }=\frac{{10}^3.C_{\max }.V_c}{30.D}.\mathrm{tp}$ 的 ${\mathrm{ZATM}}_{\max }=F.{(\frac{{10}^3.C_{\max }.V_c}{30.D}.\mathrm{tp})}^{\mathrm{\λ}}-G$

对具有CCI的第一种典型钻孔的描述

这种第一种典型钻孔包括被称为单独屑片粘结(CCI)的不规则。对大量样本的观察使它可能限定这种不规则类型的特征： 

—单独屑片(CI)被焊接在零件钻孔4的表面且被定位在垂直于钻孔轴的方向中(图8a)； 

—粗糙度是重要的； 

—在钻孔表面及在进口和出口侧没有观察到着色，因此没有氧化物，表明在钻孔边处温度的柔和增加； 

—单独屑片的粘合是可变的(图8b)； 

—屑片或多或少地被冲击进入材料(图8c)； 

—钻孔冶金性能不受热影响；然而，小的冷色锤形面积存在于钻孔表面，于剩余应力相耦合； 

—在材料厚度中没有微硬度变化被检测到； 

—毛边在钻孔出口处非常不明显(图8d)，并且在钻孔进口处没有。 

使用信号Fz及C很难于检测和量化这种不规则类型的产生。因一些工具/材料组件，和/或因一些初始工具倾斜磨损，应力可能或多或少增加了这种不规则类型。一般地，对应于CCI的参数Fz和C随时间的变化具有诸如如图9及10中所示的表现，进而下面的观测可以被执行： 

—轴向应力具有如由Fz_threshold限定的固定速度。有时可以观测到在t₁和t₂之间的参数Fz的略微减少，也就是表示温度的增加降低了将被加工的材料的弹性阈值； 

—对于扭矩，以及在阈值(C_threshold)被建立起来之后，后者显示略微波动，从tc^*起，在t₂前一点，以及这应用直至切削边沿在t₃处啮合。从tc^*起的这种略微扭矩的增加是由于在钻孔操作结束时令人满意的温度增加，一方面，提高了钻头和钻孔间的结合，另一方面，使大量很难移走的屑片结合。 

如果扭矩的增加在t₁和t₂之间必须非常早地出现，这将更能看到BMC的形成，甚至ZATM的形成(在此后公开这两种其他不规则类型)，除CCI之外。 

因此，单独屑片的结合是可从[C_max/C_pthreshold]_CCI＞1比值和[Fz_max/Fz_threshold]_CCI＝1比值的变化范围检测到的。CCI冗余取决于被称为CCI严重标准的C_max/C_threshold(或面积)比值的估计。当比值增加时在钻孔侧表面处屑片恢复速率增加。 

对具有CCI+BMC的第二种典型钻孔的描述

这种典型钻孔以高度剪切和混合材料条带为特征，被称为BMC，有时与CCI不规则相耦合。这种BMC由钻孔表面材料和隔离屑片的高度集中之间的混合操作而产生。然后，将这种材料组件在切削操作期间强加回在钻孔表面，此后在钻头出去时使用镶边使其平滑。 

在钻孔纵向部分上观测使它能够限定这种不规则类型的下面特征： 

—在BMC表面的螺旋条纹，在钻头出去时通过镶边而产生且根据角度β′被倾斜(图11a)； 

—在钻孔侧表面的着色变化，表示一些氧化(图11a)； 

—由于材料扩散而在钻孔阶段产生非常细微的粗糙，而钻头出去； 

—钻孔的侧表面的部分或全部高度受这种剪切材料条带形成的影响(图11a和11b)。这种BMC被耦合至塑性变形(BDP)的下面条带，所述塑性变形以下面层中的硬度增加为特征，由通过钻头侧边在切削操作期间对屑片的强制回去所产生(图11c)； 

—在观测BDP之后没有冶金变化； 

—钻孔出口处毛边比用于CCI的具有更大范围(图11d)； 

实际上，这种BMC不规则类型最常与这种BMC(不规则组合的概念)的CCI型不规则(图11e)或者焊接型(图11f)相关联。 

图12和13示出，在这种情形中，参数Fz、C随时间的改变。所观测到的是： 

—在t₁至t₂之间在轴向应力中固定速度的建立，有时，由于温度增加而导致的这种应力的略微增加，因此导致弹性界限减少； 

—从tc^*起，在t₂前一点的扭矩的强烈的逐渐增加，直至在t₃附近达到最大值，在此处钻头切削边沿出现； 

—冶金分析显示tc^*没有对应于钻孔深度中的BMC的起点。事实上，高度材料剪切实质上随同切削以直角出现。取决于所考虑的严重的钻孔条件，这种剪切现象 导致或多或少的快速温度增加。一旦它在tc^*达到阈值温度，扭矩增加可以被已公开的用于具有CCI的典型钻孔的两个协同现象的强化所解释：一方面，钻头和钻孔之间的较高粘合，另一方面，屑片被明显地结合在钻孔表面； 

—对处于形成BMC的钻孔表面处平滑所有剪切材料，看上去象发生在t₃和t₄之间对钻头本体去毛边阶段。 

如果扭矩增加将在t₁和t₂之间非常早地发生，必然地可能观测到除了CCI+BMC之外的ZATM的形成(这种不规则在此后被表述)。 

从[C_max/C_threshold]_CCI+BMC＞[C_max/C_threshold]_CCI＞1比值和[Fz_max/Fz_threshold]_CCI+BMC＝1比值的变化范围，CCI+BMC不规则组合是可检测到的。至于结合隔离的屑片，对这种不规则类型的量化通过C_max/C_threshold比值来测量，或者应当为通过面积比值的情形。随着C_max/C_threshold比值的增加，在钻孔侧表面处的这种剪切材料条带的高度也增加。 

对具有CCI+BMC+ZATM的第三种典型钻孔的描述

该第三种典型钻孔受到不规则CCI、BMC，及还受到第三种典型不规则的影响，被称为热—机械影响面积ZATM。 

图14显示在零件4中所钻的钻孔的纵向切口，其中存在有典型不规则类型，以及在图14b、14c、14d和14e中被放大。 

表示在图14b和14c中的不规则CCI和BMC的组合属于如在典型CCI+BMC钻孔中所观测到的相同类型(图11e、11f)。 

有时，观测到CCI+ZATM不规则的组合。图14d示出ZATM，其中隔离屑片被粘结。 

图14e示出受热—机械影响的面积ZATM，其位于钻孔出口。它以“V”型硬度曲线为特征，也就是，从钻孔边沿直至ZATM深度一半的硬度降低，随后在深度第二半上的硬度增加，直至再次为原材料的硬度。 

可以观测到两种ZATM：三角形状(ZATMt)或矩形形状(ZATMr)，如在图14f中所示的。这种ZATM形状因Lp/D比值而波动。 

更一般地，通过下面现象，检测ZATM： 

—在钻孔的入口和出口侧上，用于ZATMr的环状的彩色光晕可以被观测到(图14g)，但是用于ZATMt的仅仅在出口侧。所述光晕的直径等于D+2，ZATMmax。 

—这种彩色光晕被耦合至在出口处强制向后的高材料(high material)(毛边)，有时甚至在钻孔的进口处。在钻孔出口处的毛边可能是连续的，具有低厚度或具有 高厚度的断续/片段(图14f)。其存在是基于信号Fz可检测到的，具体地，其长度被限定在t^*3和t^*Fz＝0之间，对应于应力的零负载返回。在钻孔出口邻近，在恶劣的钻孔条件中，钻头挤压出更多材料，然后切削，因为高材料温度增加(相关于其机械参数的降低)和对(剥离型和热疲劳的)钻头前端的某些损伤，甚至其几何尺寸的改变。 

所有这种冶金的和几何的特征根据上述一个，CCI+BMC，明白地区分这种不规则组合，显示向后作用的限制材料，在钻孔的进口和出口侧没有任何光晕以及对钻头的微弱损伤。 

在图15和16中，示出用于带有CCI+BMC+ZATM不规则的组合的典型钻孔的参数Fz和C随时间的变化。观测到的有： 

—轴向应力中的固定速度的建立，有时作为将被加工的材料的弹性限制的降低的结果，作为温度增加的结果，而带来的略微减少，直至t^* _Fz； 

—t^* _Fz没有对应于钻孔深度中ZATM起始处的位置，而是指示钻头中的一些磨损的起始。超过t^* _Fz，应力显示逐步的增加或者连续的小平缓阶段后的急剧增加。这种一系列事件显示对切削边沿的强烈损伤，因此，对于用钻头加工材料是多么困难； 

—应力最大值Fz_max在t₂之前一点出现，也就是在切削边沿出现之前。真正地，当它接近出口时，钻头变得较热，以及钻头下的阻力及材料的厚度降低的越多，因此，钻头应当施加用于使材料变形(毛边形成)的应力越大材料变得越少； 

—Fz_max/Fz_threshold比值指示钻头的损坏； 

—核查工具损伤涉及将钻头前端出现的理论时间t₃与在应力信号Fz上实验记录的t^* ₃相比较。已经发现，在严重毛边情形中，带有高钻头损伤，这种理论时间t₃在系统上比实验时间t^* ₃低。实际上，钻头前端被高度损伤(几何损耗)，最大钻头部分除了上面之外不再位于前端的水平上； 

—重复t^* ₃和t^* _Fz＝0之间的时间，确定出口处的毛边长度； 

—扭矩以非常短的阈值开始，直至tc^*，然后连续增加，直到在t₂前一点，它达到对应于应力最大值的最大值； 

—与两个其他典型钻孔CCI和CCI+BMC相对，这种典型钻孔CCI+BMC+ZATM显示比在t₁和t₂之间早许多的tc^*，所涉及的现象属于相同属性，只是被放大许多。事实上，温度增加看上去发生的非常快，因为非常差的切削条件。直至C^* _Fz的扭矩的增加速度看上去一方面指示用于这种典型钻孔比用于两种其他典 型钻孔的钻头和钻孔之间非常高的粘结，另一方面，指示表面和大量屑片之间非常强的材料混合。有时，这种温度增加通过应力减少直至t^* _Fz是可见的(在钻头被损坏之前)，因为将被加工的材料的弹性限制的降低； 

—在t^* _Fz处，扭矩达到数值C^* _Fz，超过C^* _Fz，扭矩的增加速度随着较差的切削质量而改变； 

—用于这种典型钻孔比用于典型钻孔CCI+BMC，扭矩很少彻底地落入在t₃和t₄之间。这表示镶边在钻孔上强摩擦和工具/材料组件的较慢降温，这在零件所经受的热循环上具有价值，因此在ZATM。 

如与具有CCI的典型钻孔和具有CCI+BMC的典型钻孔相对，从[C_max/C_threshold]_CCI+BMC+ZATM＞[C_max/C_threshold]_CCI+BMC＞1比值和[Fz_max/Fz_threshold]_CCI+CCC+ZATM＞1比值的变化范围，使用扭矩和/或轴向应力检测具有CCI+BMC+ZATM的第三种典型钻孔。 

根据对轴向应力的分析，确定ZATM _max

根据本发明的另一特征，建立用于所述第三种典型钻孔的严格标准，表示作为几何参数(Lp，D)和切削条件(Vc，f)的函数的ZATM厚度的最大值。 

这种ZATM的临界厚度通过下面公式被计算： 

${\mathrm{ZATM}}_{\max }=B.{(A^{\′}.V_c^{n-2}.L_p^2.D^2.f^{-2})}^{\mathrm{\α}}$

参数A′、B、α和n对于工具/材料组件而言，是固有的是恒定的。 

在此后描述了4步骤方法，用于确定与所考虑的工具/材料组件相关联的这4个常数A′、B、α和n。 

步骤1：Fz_max/Fz_threshold比值被描绘为钻孔时间tp的函数，tp通过下面关系式被测量或计算： 

$\mathrm{tp}=\frac{60.\mathrm{\π}.\mathrm{Lp}.D}{1000.\mathrm{Vc}.f}$

然后，Fz_max/Fz_threshold比值可以具有下面形式(图17)： 

$\frac{{\mathrm{Fz}}_{\max }}{{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{threshold}}}=E.\mathrm{tp}---\left(1\right)$

线的斜率E通过下面关系式直接取决于Vc： 

$E=A.{60}^{-n}.V_c^n---\left(2\right)$

步骤2：常数A和n被确定，将作为Vc函数的E绘制在对数尺度上(图18)： 

          ln E＝n.ln V_c+ln(A.60^-n) 

步骤3：常数B和α被确定，绘制作为乘积 

函数的ZATM_max实验值，以及通过类型的幂定律逼近它们(图19)： 

${\mathrm{ZATM}}_{\max }=B.{(\frac{{\mathrm{Fz}}_{\max }}{{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{threshold}}}.\mathrm{tp})}^{\mathrm{\α}}---\left(3\right)$

步骤4：为了表达基于ZATM_max的厚度的严格标准，关系式(1)、(2)和(3)被组合，所述ZATM_max的厚度作为几何参数(Lp，D)和切削参数(Vc，f)的函数。 

${\mathrm{ZATM}}_{\max }=B.{(A^{\′}.V_c^{n-2}.L_p^2.D^2.f^{-2})}^{\mathrm{\α}}$

          A′＝A.(10^-6.60^2-n.π²) 

基于扭矩分析确定ZATM _max

作为对根据信号Fz构建的严格标准的补充，根据扭矩确定另一标准。后者(另一标准)涉及对ZATM_max的厚度的表达，测量的ZATM_max的厚度作为从所计算或所测量的扭矩C_max、从Vc、从D及从钻孔时间tp中扣除的最大能量Ec_max的函数，所述最大能量Ec_max耗散在切削操作期间(图20)：带有 ${\mathrm{Ec}}_{\max }=\frac{{10}^3.C_{\max }.V_c}{30.D}.\mathrm{tp}$ 和λ的 

${\mathrm{ZATM}}_{\max }=F.{(\frac{{10}^3.C_{\max }.V_c}{30.D}.\mathrm{tp})}^{\mathrm{\λ}}-G$

F及G是所考虑的工具/材料组件的三个固有常数。 

面积分析

所述分析涉及对曲线Ez(t)和C(t)下面积的计算，从而指示同一钻孔的所有钻孔历史或者使用同一钻孔工具钻孔的一系列钻孔。 

它具体应用两种下面情形： 

—在任意不规则中的信号Fz和C不同于上面所述一个(没有观察到的阈值和/或最大值)时； 

—在用于两个相同典型钻孔的C_max/C_threshold比值和/或Fz_max/Fz_threshold相同时，那么不规则的严重程度是不同的； 

—当在恒定钻孔条件下信号Fz和C显示在所钻的几个钻孔上的幅度增加时。 

在下文中，根据直接适配信号C的信号Fz对面积进行表述： 

—用于低于或等于Fz_threshold的Fz的在曲线Fz(t)下从t₀至t₄的面积对应于没有不 规则的，也就是， ${\mathrm{Area}}_{\mathrm{Fzthreshold}}=\underset{t0}{\overset{t4}{\∫}}(\mathrm{Fz}\left(t\right)\≤{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{threshold}})\mathrm{dt};$

—用于从Fz_max变化至Fz_threshold的在曲线Fz(t)下的面积指示不规则的存在，也就是， ${\mathrm{Area}}_{\mathrm{Fz}\max }=\underset{t0}{\overset{t4}{\∫}}\mathrm{Fz}\left(t\right)\mathrm{dt}-{\mathrm{Area}}_{\mathrm{Fzthreshold}};$

—用于Nb＝1的在曲线Fz(t)下的面积对应于没有不规则或工具磨损的，也就是， 

${\mathrm{Aire}}_{\mathrm{Fzmoy}}(\mathrm{Nb}=1)={\∫}_{t0}^{t4}{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{Nb}=1}\left(t\right)\mathrm{dt};$

—在曲线Fz_Nb(t)下的面积对应于工具磨损，其在Nb个钻孔被钻孔之后具有或没有不规则的，也就是， ${\mathrm{Aire}}_{\mathrm{Fzmoy}}\left(\mathrm{Nb}\right)={\∫}_{t0}^{t4}{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{Nb}}\left(t\right)\mathrm{dt}.$

然后，一方面，计算Area_Fzmax/Area_Fzthreshold和/或Area_Cmax/Area_Cthreshold面积比值，用于在钻孔的钻孔操作期间量化不规则严重程度，另一方面，AreaFz_moy(Nb)/AreaFz_moy(Nb＝1)和/或Area_Cmoy(Nb)/-Area_Cmoy(Nb＝1)面积比值用于在系列钻孔的钻孔操作期间对不规则进行量化。 

在钻头中的Vb中磨损对典型不规则检测的影响

从PM，建立典型不规则的检测标准，作为钻头的倾斜边磨损的结果，并且不能使用信号形状来检测。 

用于如被限定用于每个钻孔的新工具(Nb＝1，Vb≈1)的“没有不规则”场的切削条件(Vc，f)，钻头的前磨损对典型不规则出现的影响被指示根据信号Fz(t)按照下面方法，并且还可能被应用至信号C(t)： 

步骤1： 

—钻头的Vb中的磨损被绘制作为被钻的钻孔数Nb的函数，用于“没有不规则”场的切削条件AL，具体用于COM条件和外侧COM条件(图21)。 

—从上面所述的曲线，对应于钻头报废标准的钻孔的临界数Nb_crit.被扣除(Vb_crit.＝0.3mm)，用于研究下的各个切削条件(Vc，f)。给定切削条件的Nb_crit.值指示钻头的使用寿命。 

—常数p被绘制值Vb/Vbcrit.确定，作为Nb/Nbcrit.的函数，以及依据类型的幂定律逼近它们(图22)： $\frac{\mathrm{Vb}}{{\mathrm{Vb}}_{\mathrm{crit}.}}={\left(\frac{\mathrm{Nb}}{{\mathrm{Nb}}_{\mathrm{crit}.}}\right)}^p$

步骤2： 

—考虑下的典型不规则根据破坏实验被检测，以及相应Vb被扣除，由Vb^*所指示。作为Nb函数的关系式Vb允许关联于所钻的钻孔数Nb^*、一些工具磨损Vb^*，对应于所考虑的真正第一的不规则。 

—作为Nb/Nb_crit.函数的主曲线Vb^*/Vb_crit.被绘制，用于各个切削条件(图23)。 

步骤3： 

—在材料中切削边沿入口处各个所钻的钻孔Fz_moy之后(图24)，优选地，从PM中扣除信号的表面。作为Nb函数的Fz_moy增加指示较差的切削品质，典型地钻头的前磨损的增加。另一方面，在t₁和t₂之间的Fz_moy减少导致有利用于结合屑片的在钻头和材料之间的明显加热，以及包括用于外侧COM条件。 

步骤4： 

—参数q被确定绘制作为Nb函数的数值，用于所研究的不同切削条件，进而使用下面类型的幂定律逼近它们(图25)： $\frac{{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{moy}}\left(\mathrm{Nb}\right)}{{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{moy}}(\mathrm{Nb}=1)}={\mathrm{Nb}}^q$

—依据如在步骤1中所示的关系式，钻孔数NB可以被表达为：  $\mathrm{Nb}={\mathrm{Nb}}_{\mathrm{crit}.}{\left(\frac{\mathrm{Vb}}{{\mathrm{Vb}}_{\mathrm{crit}.}}\right)}^{1/p}.$ 结果是，用于给定工具/材料组件，作为标准磨损Vb/Vb_crit.函数的Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)由下面公式表示： $\frac{{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{moy}}\left(\mathrm{Nb}\right)}{{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{moy}}(\mathrm{Nb}=1)}={\mathrm{Nb}}_{\mathrm{crit}.}^q\·{\left(\frac{\mathrm{Vb}}{{\mathrm{Vb}}_{\mathrm{crit}.}}\right)}^{q/p}.$

—在前面曲线上(图26)，对应于所考虑的不规则出现情况的Vb^*/Vb_crit.被绘制，用于所研究的各个切削条件，进而Fz^* _moy(Nb^*)/Fz_moy(Nb＝1)被确定，构成所想要的检测标准。已经发现，这种标准与切削条件无关，且因此，对于所研究的工具/材料组件，可以考虑是固有的。 

因此，使用工具所钻的钻孔中的任何PM信号磨损在Vb中，因为Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)＞Fz^* _moy(Nb^*)/Fz_moy(Nb＝1)指示所考虑的不规则的存在。 

带有面积分析的相同过程可以被执行(参见前面段落)，用于确定由于钻头磨损而导致的典型不规则的检测标准。在这种情形中，所考虑的不规则表面被报道，对应于如由第一钻孔所限定的不规则的缺失。 

对用于涂层WC-Co工具/因科镍合金718TR材料耦合的信号Fz和C分析的例子 

上面所建议的过程在下面被用于涂层WC-Co工具/因科镍合金718TR材料组件，考虑到限定在钻孔操作期间所产生的不规则的严格标准。 

实验矩阵和钻孔配置被限定如下： 

—无论将被钻孔的长度如何，直钻孔结合于钻头的连续15mm的向下运动(也就是，在钻孔操作期间没有任何去毛边周期)； 

—带有或没有润滑的钻孔 

—通过心轴的外部润滑(压力：6bar，流速：22l/min)。润滑剂由水/油混合物构成，可溶性为容积的6％； 

—依据[R415.5-0700-50-8C1]型的砂焊的WC-Co胶合的碳化物整体工具包括两个切削边沿、两个内部润滑钻孔、TiAlN涂层、在钻头顶部的140°的角度δ。 

—使用ER 

7-8精确夹持工具保持工具支撑体中的钻头； 

—因科镍合金718TR材料，具有ASTM 10颗粒大小，淬火热处理—双温度720℃/620℃，以及HRC 43微硬度； 

—工具支撑体和心轴之间链接，通过由Kennametal-Hertel得到的HSK63锥来实施； 

—具有三维应力测量Kistler表(Fx、Fy、Fz)的休伦湖KX10机器工具； 

—钻头的直径：范围从5到10mm； 

—将要钻孔的长度：范围从2,1到12mm； 

—切割速度：范围从3到100m/min； 

—每圈的推进速度：范围从0,01到0.15mm/圈； 

—至少2个孔在每一切割条件下对每一孔来说使用新工具。 

信号Fz和C(图27、28、29和30)使用上述采集链记录。此处出现所考虑的工具/材料组合的所有三种不规则类型。每一所述不规则类型的PM指示与之前提示的那些完美匹配。 

典型的没有任何不规则的钻孔 

对于所考虑的工具/材料组合和Lp/D＝8.5/7的比率，由AFNOR NF E66-520-8方法确定的最适宜的AL钻孔条件如下：Vc＝8m/min，f＝0.08mm/圈。这样的钻孔条件特征如下(图27)： 

—Fz下的固定速度(Fz_rhreshold＝1800N)； 

—C下的固定速度(C_rhreshold＝3.6N.m)； 

—C_max/C_rhreshold比值和Fz_max/Fz_rhreshold比值等于1。 

典型的具有CCI不规则的钻孔(图28) 

与前例相反，钻孔在无任何润滑时进行并以在t₁和t₂之间Fz_rhreshold轻微到～5％的减少为特征。C_max/C_rhreshold比值在从1.2到2.5的范围内。 

具有CCI+BMC不规则组合的典型钻孔(图29) 

其特征为C_max/C_rhreshold比值在从2.5到5的范围内，既发生于AL钻孔，也发生于SL钻孔。 

典型的具有CCI+BMC+ZATM不规则组合的钻孔(图30) 

这种典型钻孔特征为对于SL钻孔C_max/C_rhreshold比值＞5，以及Fz_max/Fz_rhreshold比值远高于1，与前两类典型钻孔Fz_max/Fz_rhreshold比值＝1均相反。这样的轴向应力比值表明对钻头的损伤。对于Lp/D≥1.2观察到三角形ZATM以及对于Lp/D≤1.2，观察到矩形ZATM。 

根据Fz的ZATM的严格标准(图31，32和33) 

4步程序包含确定假设ZATMmax是切割参数和几何参数的函数的公式，如下。有WC-Co涂层的工具/因科镍合金718TR材料组件固有的常数n、α、A、A′和B如下： 

n＝2.65 

α＝0.46 

A＝0.21      s^1.65.m^-2.65

A′＝1.46.10^-7  s^1.65.m^-2.65

B＝320        μm.s^-0.46

根据扭矩的ZATM的严格标准(图34) 

对于不同切割条件和不同钻孔几何形状，ZATM_max的厚度由上述程序计算。有WC-Co涂层的工具/因科镍合金718TR材料组件固有的常数F、λ和G如下： 

F＝12.7μm.J^-0.53

G＝365μm 

λ＝0.53 

由工具磨损(在Vb)产生的CCI+BMC型不规则的检测标准(图35-43) 

对钻孔的破坏性分析显示在AL切割条件下钻头的Vb磨损产生的两种CCI和BMC典型不规则，被认为不太严重(Vc≤Vc_crit.)。根据疲劳寿命时期检测，CCI+BMC 型不规则的组合显示出比仅有CCI型不规则更严重。 

因此，以下示出在下列两种切割条件下，包含建立CCI+BMC型不规则的检测标准的4步程序，该CCI+BMC型不规则因钻头斜边磨损产生： 

COM带有润滑Vc＝8m/min  f＝0.08mm/圈 

外侧COM带有润滑Vc＝15m/min  f＝0.02mm/圈 

这样的程序的特征性参数如下： 

COM                    外侧COM 

Nb_crit.＝200           Nb_crit.＝90 

Nb^*＝80                Nb^*＝10 

P＝0.675               P＝552 

根据Fz(t)信号： 

Fz_moy(Nb＝1)＝1800N    Fz_moy(Nb＝1)＝1020N 

q＝0.046               q＝0.139 

根据C(t)信号： 

C_moy(Nb＝1)＝3.6N.m    C_moy(Nb＝1)＝1.4N.m 

q＝0.058               q＝0.136 

对所考虑的作为某些Vb磨损结果的CCI+BMC型不规则组合的检测标准，为WC-Co涂层的工具/因科镍合金718TR材料组件所固有并独立于如下的选择性的切割条件： 

${{-\mathrm{Fz}}^{*}}_{\mathrm{moy}\left({\mathrm{Nb}}^{*}\right)}/{\mathrm{Fz}}_{\mathrm{moy}(\mathrm{Nb}=1)}=1.25,$ 即与使用新工具的第一个孔所测量的平均轴向应力相比，平均轴向应力增加25％； 

${{-C}^{*}}_{\mathrm{moy}\left({\mathrm{Nb}}^{*}\right)}/C_{\mathrm{moy}(\mathrm{Nb}=1)}=1.23,$ 即与使用新工具的第一个孔所测量的平均扭矩相比，平均扭矩增加23％。 

下面的表列出了所有此处提到的符号的定义，以及涉及用于计算它们的值的数学关系。 

符号	设计	关系	单位
				α	工具/材料组合固有  的常数，涉及根据  Fz应力由ZATMmax的  厚度确定的严格标  准	-	-

Claims (18)

1.一种用于检测和量化金属零件(4)中的钻孔不规则的方法，通过钻头(10)实施钻孔操作，其特征在于，它包括一方面确定依赖于时间的两个下面参数中至少之一的数值集，也就是，在至少一个零件的钻孔操作期间钻头(10)进入金属零件(4)所产生的穿透轴向应力Fz(t)和扭矩C(t)，随后，隔离对应于任何不规则缺失的阈值和表示的Fz_threshold和C_threshold数值，以及对应于最大值且表示不规则的存在的Fz_max和C_max数值，其中Fz_threshold为固定轴向应力，C_threshold为静止扭矩，Fz_max为最大轴向应力，C_max为即最大扭矩，然后确定Fz_max/Fz_threshold和C_max/C_threshold比值和/或AreaFz_max/AreaFz_threshold面积比值，其中AreaFz_max和AreaFz_threshold对应于不规则的存在，AreaFz_max为曲线Fz(t)下的面积，该曲线具有下界Fz_threshold和上界Fz_max，AreaFz_threshold为曲线Fz(t)下的面积，该曲线具有上界Fz_threshold，和/或AreaC_max/AreaC_threshold面积比值，其中AreaC_max和AreaC_threshold对应于不规则的存在，AreaC_max为曲线C(t)下的面积，该曲线具有下界C_threshold和上界C_max，AreaC_threshold为曲线C(t)下的面积，该曲线具有上界C_threshold，所述面积比值为在具有作为下界限Fz_threshold或C_threshold和作为上界限Fz_max或C_max的Fz(t)或C(t)曲线下面的面积，相关于在具有作为上界限Fz_threshold或C_threshold的Fz(t)或C(t)曲线下面的面积，以指示不规则类型及其严重程度。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括隔离作为所钻的钻孔数函数的数值Fz_moy(Nb)和C_moy(Nb)，其中Fz_moy(Nb)为对应于特定Vb磨损的Fz_moy，即切割边缘进入材料的入口处的平均轴向应力，C_moy(Nb)为对应于特定Vb磨损的C_moy，即切割边缘进入材料的入口处的平均扭矩，以及对应于材料切削边沿的进口处的信号平均值，并且在随后确定Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)和/或C_moy(Nb)/C_moy(Nb＝1)比值，AreaFz_moy(Nb)/AreaFz_moy(Nb＝1)和/或AreaC_moy(Nb)/AreaC_moy(Nb＝1)面积比值，其中AreaFz_moy(Nb)和AreaC_moy(Nb)为对应于某些工具磨损，存在或不存在不规则，所钻Nb个孔之后曲线Fz(t)和C(t)下的面积，Nb表示用相同工具所钻的孔的数目，AreaFz_moy(Nb＝1)和AreaC_moy(Nb＝1)分别表示对应于不存在不规则及无工具磨损的曲线Fz(t)或C(t)下的面积，以及进一步隔离与钻头的侧边磨损Vb相关联的数值，所述数值为Nb_crit，也就是对应于Vb＝0.3mm，即钻头报废时的临界钻孔数目，Vb^*和Nb^*对应于所考虑的不规则的首次出现，以指示相关于磨损的不规则的出现，其中Vb^*表示对应于所考虑的不规则的出现的切割边缘磨损，Nb^*表示用相同工具所钻的孔对应于所考虑的出现的不规则的数目。 

3.如权利要求1所述的方法，其中，根据[C_max/C_threshold]_CCI＞1比值和[Fz_max/Fz_threshold]_CCI＝1比值的变化范围，确定CCI型不规则，其中，C_max表示最大扭矩，C_threshold表示静止扭矩，CCI表示分离片屑的粘合，CCI型表示分离片屑的粘合型。

4.如权利要求1所述的方法，其中，根据[C_max/C_threshold]_CCI+BMC＞[C_max/C_threshold]_CCI＞1比值和[Fz_max/Fz_threshold]_CCI+BMC＝1比值的变化范围，确定CCI和BMC组合型不规则，其中BMC表示修剪的材料条，CCI+BMC表示CCI和BMC组合型，即分离片屑的粘合与修剪的材料条的组合型。

5.如权利要求1所述的方法，其中根据[C_max/C_threshold]_CCI+BMC+ZATM＞[C_max/C_threshold]_CCI+BMC＞1比值和[Fz_max/Fz_threshold]_CCI+BMC+ZATM＝1比值的变化范围，确定CCI、BMC和ZATM组合型不规则，其中ZATM表示受热-机械影响的面积，CCI、BMC和ZATM组合型表示分离片屑的粘合与修剪的材料条与受热-机械影响的面积的组合型。

6.如权利要求5所述的方法，其中Fz_max/Fz_threshold比值被绘制为所测量的或所计算的钻孔时间tp的函数，且具有被表达为 

的斜率E，其中，符号A表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据Fz应力由ZATMmax的厚度确定的严格标准，其中ZATMmax表示钻孔开口处热-机械影响面积的最大厚度；n表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据Fz应力由ZATMmax的厚度确定的严格标准；Vc表示切割速度。

7.如权利要求6所述的方法，其中常数A和n被确定，将作为Vc函数的E绘制在对数尺度上，即ln E＝n.lnV_c+ln(A.60^-n)。

8.如权利要求7所述的方法，其中常数B和α被确定，绘制作为乘积 

的函数的实验值ZATM_max，所述实验值被表示为 

其中常数B表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据Fz应力由ZATMmax的厚度确定的严格标准；α表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据Fz应力由ZATMmax的厚度确定的严格标准。

9.如权利要求8所述的方法，其中基于ZATM_max的厚度确定严格标准，作为几何参数(Lp，D)和切削参数(Vc，f)的函数，其被表示为：

b.具有A′＝A.(10^-6.60^2-n.π²)，以及工具/材料组件固有的常数A、α、B和n，

其中，A’表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据Fz应力由ZATMmax的厚度确定的严格标准，D表示将要钻孔的直径，f表示每圈的推进。

10.如权利要求5所述的方法，其中依据扭矩确定严格标准，涉及将ZATM_max的实验值表述为最大能量Ec_max的函数，所述最大能量耗散在切削操作的期间，从C_max、Vc、D及计算的或测量的钻孔时间tp中扣除，其被表示为：

常数λ、F和G考虑为固有于工具/材料组件，

其中，C_max表示最大扭矩，λ表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据Fz扭矩由ZATMmax的厚度确定的严格标准，F表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据扭矩由ZATMmax的厚度确定的严格标准，G表示工具/材料组合固有的常数，涉及根据扭矩由ZATMmax的厚度确定的严格标准，Vc表示切割速度，D表示钻头的直径，ZATMmax表示钻孔开口处热-机械影响面积的最大厚度。

11.如权利要求1所述的方法，其中，当任何不规则的信号Fz和C没有显示任何阈值和/或最大值时，以及当C_max/C_threshold和/或Fz_max/Fz_threshold比值对于显示不同不规则严重程度的两个相同典型钻孔是相同的时，计算在Fz(t)和C(t)曲线下的面积。

12.如权利要求11所述的方法，其中Area_Fmax/Area_Fzthreshold面积比值和/或Area_Cmax/Area_Cthreshold面积比值被计算，用于量化不规则严重程度。

13.如权利要求2所述的方法，其中在使用润滑剂的钻孔操作情形中，CCI+BMC型不规则被检测，与钻头的侧边磨损Vb中的磨损相关联，其中参数p被确定，绘制作为数值Nb/Nb_crit.函数的数值Vb/Vb_crit.，并且根据类型的幂指数逼近它们： 

其中，Nb_crit表示对应于Vb＝0.3mm的临界钻孔数目，Vb_crit表示以0.3mm评估的钻头的报废临界前方磨损，CCI+BMC型表示CCI和BMC组合型。

14.如权利要求13所述的方法，其中用于所研究的每个切削条件，主曲线Vb^*/Vb_crit.被绘制作为Nb/Nb_crit.的函数。

15.如权利要求2所述的方法，其中参数q被确定，绘制作为Nb函数的数值 Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)，用于所研究的不同切削条件，以及使用下面类型的幂指数逼近它们： 

其中q表示依赖于切割条件，从Fz(t)或C(t)推导出，并涉及与Vb磨损相关的不规则的检测标准的常数。

16.如权利要求2、13或14所述的方法，其中用于给定工具/材料组件，Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)被表示为Vb/Vb_crit.的函数，使用下面关系式： 

其中p表示依赖于切割条件，并涉及与Vb磨损相关的不规则的检测标准的常数，q表示依赖于切割条件，从Fz(t)或C(t)推导出，并涉及与Vb磨损相关的不规则的检测标准的常数，Vb_crit表示以0.3mm评估的钻头的报废临界前方磨损。

17.如权利要求16所述的方法，其中用于各个切削条件的等价曲线被绘制， 

Vb*/Vb_crit.对应于CCI+BMC型中所考虑的不规则的出现概率，其中，CCI+BMC型表示CCI和BMC组合型，以及确定其Fz^* _moy(Nb^*)/Fz_moy(Nb＝1)，作为CCI+BMC型不规则的检测标准，与切削条件无关，但固有于所考虑的工具/材料组件，因此Fz_moy(Nb)/Fz_moy(Nb＝1)＞Fz^* _moy(Nb^*)/Fz_moy(Nb＝1)表示所考虑的不规则的存在，Fz^* _moy(Nb^*)表示Vb^*磨损的Cmoy，其对应于所考虑的不规则的出现。

18.如权利要求2所述的方法，其中作为钻头侧边磨损Vb的结果，使用面积分析作为限定典型不规则的检测标准，其中所考虑的不规则的表面被报告，对应于由第一钻孔所限定的任何不规则缺失。 

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