CN107598675A - 一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法 - Google Patents

Abstract

一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，属于刀具寿命预测技术领域；该方法包括：获取工件厚度、硬质合金刀具直径、切削刃轴向高度及预期钻削孔数；设定钻削参数；计算硬质合金刀具发生崩刃失效时已经钻削的孔数M，如果M小于等于预期钻削孔数，重新设定钻削参数，重复上述计算直至M大于预期钻削孔数，根据得到的优化后的钻削参数进行工件钻削生产。本发明可预测崩刃失效前的已完成的制孔数量，优化不合理的钻削参数，使刀具发挥最大的钻削能力，避免刀具浪费产生额外经济负担，避免钻削参数设置错误造成刀具提前失效而无法完成预期制孔数量的目标的问题。

Description

一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法

技术领域

本发明属于刀具寿命预测技术领域，具体涉及一种硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法。

背景技术

硬质合金具有较高的强度、硬度以及断裂韧性，是一种可靠的工具材料，因此硬质合金刀具广泛应用于复合材料、钛合金、高温合金等材料的切削加工领域。在钻削过程中，刀具与孔壁之间接触是连续接触并且钻削区近似封闭空间，造成钻削过程中排屑不畅的现象；如果工件材料是难加工材料，比如钛合金材料，其导热系数为：7.5W/(m·℃)，导热性能较差，热量大多通过刀具进行热传递，造成产生的热量集中在钻削区，尤其是刀具切削刃外缘处，线速度最大，因此温度最高。当钻削区温度超过500℃时，由于钛合金具有很高的活性，与很多刀具材料发生化学亲和作用，生成的粘焊物残留在刀具上。随着钻削的进行，粘焊物与刀具材料一起剥落，造成刀具粘焊磨损；当钻削区的温度达到800℃时，钛合金和WC/℃之间发生元素扩散现象，这会导致刀具的微观组织结构发生变化，表现在接触区附近的硬度远远低于其他区域，这会加剧对硬质合金刀具的粘焊磨损；当钻削区的温度可能达到1000℃时，将会导致刀具材料硬度和强度等力学性能大幅度下降，进而快速缩短刀具寿命。

因此使用硬质合金刀具加工难加工材料过程中，钻削区温度较高，将会造成刀具的力学性能快速下降，并且工件材料与硬质合金刀具材料发生强烈的化学反应，以积屑瘤形式粘焊到刀具切削刃及后刀面上，造成刀具粘焊磨损，甚至发生严重的刀具崩刃失效现象，进而严重影响制孔质量。同时，刀具突发失效也是机床本体损坏、工件使役性能降低以及人身安全事故的主要原因。所以对刀具磨损/失效的合理预测是保障设备及人身安全，减少制孔损伤以及提高制孔质量的关键点。然而，现今无法实现对硬质合金刀具在非正常磨损条件下导致的崩刃失效现象进行合理预估，在加工参数的合理选择方面也有待深入分析。

刀具材料的力学性能的改变，在一定程度上影响刀具寿命。其中，硬度是表征硬质合金刀具耐磨性重要的力学性能参数。因此，钻削过程中不同温度下硬度的变化规律对于研究刀具寿命至关重要。然而，针对硬质合金刀具寿命的研究中，大多采用刀具后刀面磨损长度VB值作为磨钝标准，利用泰勒Taylor方程T＝C_T/ν_c ^mfⁿa_p ^q，建立刀具寿命T同切削速度ν_c、进给率f以及切削深度a_p之间的经验公式，得到不同加工参数下的刀具寿命，这是一种常规的刀具寿命预测方法。但是针对不同温度下硬度的变化对刀具寿命影响的研究并不多见，现有的刀具寿命预测模型中对于硬度变化所带来的影响认识不足。

针对硬质合金刀具的崩刃机制以及崩刃路径方面的研究较少，适合非正常磨损条件下刀具的寿命预测模型也鲜有报道。因此，难以预测刀具在非正常磨损条件下崩刃失效的时间，进而无法根据制孔数量目标来灵活设定合理的钻削参数，仅能通过经验及大幅缩短刀具使用时间以防止因刀具崩刃的产生，这样降低刀具的使用效率，无法发挥刀具的最大钻削能力。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，可以较为准确预测硬质合金刀具发生崩刃失效的时间和已完成的制孔数量，可根据制孔目标数量合理的优化钻削参数，进而有效地避免因加工参数不合理导致的提前崩刃失效的现象。

本发明的技术方案：

一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，包括如下步骤：

步骤1：工件钻削生产前，获取待钻削工件的厚度h、用于钻削的硬质合金刀具直径d、硬质合金刀具切削刃轴向高度h_d以及工件预期钻削孔数；

步骤2：设定钻削过程的钻削参数，所述钻削参数包括主轴转速n和进给速度ν_f；

所述主轴转速n的设定范围为900r/min～2000r/min，所述进给速度ν_f的设定范围为25mm/min～70mm/min。

步骤3：根据设定的主轴转速n以及硬质合金刀具直径d值，计算切削刃的切削速度ν_c；

步骤4：计算硬质合金刀具后刀面的钻削温度T以及温度T下硬质合金刀具的维氏硬度H_V；

T＝23.91ν_f ^-0.132n^0.492

H_V＝1140.13-0.523·T

步骤5：根据硬质合金刀具的维氏硬度H_V计算一个WC颗粒所受正应力σ_n：

其中，S为一个WC颗粒上表面面积，P为一个WC颗粒所受的压痕载荷，d_m是一个WC颗粒维氏压痕对角线平均值；

步骤6：根据工件材料厚度h、切削刃轴向高度h_d和进给速度ν_f，计算制孔过程中，刀具钻尖从接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间t_m：

步骤7：计算刀具崩刃失效所需时间t：

其中，ΔV为道具上一个WC颗粒粘焊磨损体积，c₁和c₂为常数；

步骤8：根据刀具崩刃失效所需时间t和刀具钻尖从接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间t_m，计算硬质合金刀具发生崩刃失效时已经钻削的孔数M；

步骤9：如果硬质合金刀具崩刃失效前已经钻削孔数M小于等于预期钻削孔数，执行步骤10，否则，执行步骤11；

步骤10：重新设定钻削参数，执行步骤3；

步骤11：显示可完成预期钻削孔数的钻削参数即优化后的钻削参数、刀具最终发生崩刃失效现象所需时间t和可完成的制孔数M，并根据优化后的钻削参数进行工件钻削生产。

有益效果

本发明一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，具有如下优点：

1、综合考虑了钻削参数、工件材料尺寸、刀具几何参数以及预期制孔数量等条件，可以预测刀具崩刃失效的时间以及崩刃失效前的已完成的制孔数量；

2、在硬质合金刀具刀具崩刃失效预测的基础之上，优化不合理的钻削参数，完成预期制孔数量的目标，保证刀具处于正常工作状态，使刀具发挥最大的钻削能力，避免刀具浪费产生额外经济负担；

3、避免钻削参数设置错误造成刀具提前失效而无法完成预期制孔数量的目标的问题，避免了对制孔精度的影响，并且保护了机床设备生产及工人师傅的人身安全。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法流程图；

图2为本发明一种实施方式的维氏压痕试验系统示意图；

图3为本发明一种实施方式的硬质合金材料不同温度下的维氏硬度HV值曲线图；

图4为本发明一种实施方式的刀具前刀面磨损形貌图；

图5为本发明一种实施方式的刀具后刀面磨损形貌图；

图6为本发明一种实施方式的硬质合金刀具腐蚀后的表面形貌图；

图7为本发明一种实施方式的硬质合金刀具粘焊磨损过程示意图；

图8为本发明一种实施方式的硬质合金刀具前后刀面受力分析图；

图9为本发明一种实施方式的WC颗粒的维氏压痕试验示意图；

图10为本发明一种实施方式的粘焊磨损长度与后刀面磨损长度关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。

如图1所示，本实施方式的一种硬质合金刀具崩刃失效的预测方法，包括如下步骤：

步骤1：工件钻削生产前，获取待钻削工件的厚度h、用于钻削的硬质合金刀具直径d、硬质合金刀具切削刃轴向高度h_d以及工件预期钻削孔数；

所述待钻削工件材料为钛合金或高温合金等难加工材料，工件材料厚度h的参考范围为3mm～15mm，刀具直径d的参考范围为3mm～10mm，刀具切削刃轴向高度h_d的参考范围为1mm～3mm。

步骤2：设定钻削过程的钻削参数，所述钻削参数包括主轴转速n和进给速度ν_f；

本实施方式中，

设定的钻削过程的钻削参数为：主轴转速n＝1500r/min，进给速度ν_f＝25mm/min；

待钻削工件材料为钛合金(Ti-6Al-4V)，厚度为3mm；

硬质合金刀具参数为硬质合金(YG6X)刀具，直径为6mm，刀具切削刃轴向高度为1.5mm；

预期制孔数量为10个。

步骤3：根据设定的主轴转速n以及刀具直径d值，计算切削刃的切削速度ν_c：

步骤4：计算硬质合金刀具后刀面的钻削温度T以及温度T下硬质合金刀具的维氏硬度H_V；

T＝23.91ν_f ^-0.132n^0.492 (2)

H_V＝1140.13-0.523·T (3)

步骤5：根据硬质合金刀具的维氏硬度H_V计算一个WC颗粒所受正应力σ_n：

其中，S为一个WC颗粒上表面面积，P为一个WC颗粒所受的压痕载荷，d_m是一个WC颗粒维氏压痕对角线平均值；

步骤6：根据工件材料厚度h、切削刃轴向高度h_d和进给速度ν_f，计算制孔过程中，刀具钻尖从接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间t_m：

其中，h为工件材料厚度，h_d为切削刃轴向高度，ν_f为进给速度；

步骤7：计算刀具崩刃失效所需时间t：

其中，ΔV为道具上一个WC颗粒粘焊磨损体积，c₁和c₂为常数，本实施方式分别取c₁＝0.01198和c₂＝21950；

步骤8：计算硬质合金刀具发生崩刃失效时已经钻削的孔数M：

本实施方式中，钻削加工进行到132S时，也即钻削进行到第12孔时，硬质合金刀具发生提前崩刃失效现象；

步骤9：如果硬质合金刀具崩刃失效前已经钻削孔数M小于等于预期钻削孔数，执行步骤10，否则，执行步骤11；

本实施方式孔数M＝12大于预期的制孔数量10，因此，本次钻削条件下的钻削参数较为合理，可以顺利完成目标，执行步骤11。

步骤10：重新设定钻削参数，执行步骤3；

步骤11：显示可完成预期钻削孔数的钻削参数即优化后的钻削参数、刀具最终发生崩刃失效现象所需时间t和可完成的制孔数M，并根据优化后的钻削参数进行工件钻削生产。

输出结果：(1)可以完成预期目标，主轴转速n＝1500r/min，进给速度ν_f＝25mm/min；(2)硬质合金刀具刀具发生崩刃失效时间为132S，已完成制孔数为12个。

为验证方法的有效性，在相同的试验条件的进行实际钻削钛合金试验，当加工进行至第13孔时，刀具发生崩刃失效现象。因此，本方法所得结果与实际钻削试验结果相近，本方法预测刀具崩刃失效是可行、可靠的。

下面对本发明的另一实施方式作详细说明。

本实施方式的一种硬质合金刀具崩刃失效的预测方法，包括如下步骤：

步骤1：获取待钻削工件的厚度h、用于钻削的硬质合金刀具直径d、硬质合金刀具切削刃轴向高度h_d以及工件预期钻削孔数；

步骤2：设定钻削过程的钻削参数，所述钻削参数包括主轴转速n和进给速度ν_f；

本实施方式中，

设定的钻削过程的钻削参数为：主轴转速n＝2000r/min，进给速度ν_f＝30mm/min；

待钻削工件材料为钛合金(Ti-6Al-4V)，厚度为3mm；

硬质合金刀具参数为硬质合金(YG6X)刀具，直径为6mm，刀具切削刃轴向高度为1.5mm；

预期制孔数量为5个。

步骤3：根据设定的主轴转速n以及刀具直径d值，计算切削刃的切削速度ν_c：

步骤4：计算硬质合金刀具后刀面的钻削温度T以及温度T下硬质合金刀具的维氏硬度H_V；

T＝23.91ν_f ^-0.132n^0.492

H_V＝1140.13-0.523·T

步骤5：根据硬质合金刀具的维氏硬度H_V计算一个WC颗粒所受正应力σ_n：

其中，S为一个WC颗粒上表面面积，P为一个WC颗粒所受的压痕载荷，d_m是一个WC颗粒维氏压痕对角线平均值；

步骤6：根据工件材料厚度h、切削刃轴向高度h_d和进给速度ν_f，计算制孔过程中，刀具钻尖从接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间t_m：

其中，h为工件材料厚度，h_d为切削刃轴向高度，ν_f为进给速度；

步骤7：计算刀具崩刃失效所需时间t：

其中，ΔV为道具上一个WC颗粒粘焊磨损体积，c₁和c₂为常数，本实施方式分别取c₁＝0.01198和c₂＝21950；

步骤8：计算硬质合金刀具发生崩刃失效时已经钻削的孔数M：

本实施方式中，钻削加工进行到1.3S时，也即钻削进行到第1孔时，硬质合金刀具发生提前崩刃失效现象；

步骤9：如果硬质合金刀具崩刃失效前已经钻削孔数M小于等于预期钻削孔数，执行步骤10，否则，执行步骤11；

本实施方式孔数M＝1小于预期的制孔数量5，因此，本次钻削条件下的钻削参数不能完成目标，执行步骤10。

步骤10：将主轴转速降低10r/min，执行步骤3；

步骤11：显示可完成预期钻削孔数的钻削参数即优化后的钻削参数、刀具最终发生崩刃失效现象所需时间t和可完成的制孔数M，并根据优化后的钻削参数进行工件钻削生产。

本实施方式中，当主轴转速降低到n＝1660r/min，并且保持进给速度ν_f＝30mm/min不变，可完成5个孔的预期目标。而在实际加工钛合金的钻削试验中，当采用主轴转速为2000r/min、进给速度为30mm/min的钻削参数时，加工完第1孔后，刀具就发生严重的崩刃失效现象；当采用主轴转速为n＝1660r/min，并且保持进给速度ν_f＝30mm/min的情况下，当刀具加工到第7个孔时，刀具发生崩刃失效现象。

式(5)即计算刀具崩刃失效所需时间t计算公式的推导过程如下：

(1)进行不同温度下硬质合金刀具材料维氏压痕试验：

为了研究不同温度下硬质合金刀具材料的维氏硬度值的变化，采用加热夹具，按照设定温度值对刀具材料进行加热。可加热夹具主要由加热板和温度控制器两部分组成。所述温度控制器用于控制加热板温度，其中设定温度最高可达400℃；所述加热板材料为铝合金，内部均匀分布三个加热电阻，并且内嵌一个热电偶来测量加热板的实时温度。

大多数的维氏硬度计载荷范围较小，比如型号为450SVD维氏硬度计的仪器上，可以使用压痕载荷大小分别为2kg、5kg、10kg、20kg、30kg以及50kg。载荷范围从2kg～50kg，无法满足更高载荷条件下试验需要。由于维氏硬度计载荷范围的限制，为了研究大载荷条件下维氏硬度随温度的变化，将标准的维氏压头安装在立式加工中心VMC 850B数控机床上，采用机床和Kistler9257B三向测力仪控制压头的运动与压痕载荷的大小，实现较高载荷下的硬质合金压痕试验。试验后，通过基恩士VHX-2000C超大景深三维显微系统对压痕表面形貌进行观测，测量两条压痕对角线d₁和d₂的长度，取二者平均值d_m，进而通过公式(7)求得维氏硬度H_V值。建立维氏压痕试验系统，如图2所示。

其中，H_V为不同温度下硬质合金刀具材料的维氏硬度值(MPa)，F为压痕载荷(N)，A为压痕面积(mm²)，且d_m为压痕直径的平均长度(mm)。

每种载荷保持时间为20秒，且每一种载荷/温度条件下进行5组试验。由于机床、测力仪、可加热夹具和试验材料板组成的试验系统，在温度高于350℃条件下所测得结果存在较大的误差，无法获得准确的试验结果。因此将加热夹具的温度分别设定为25℃、50℃、100℃、150℃、250℃和350℃。硬质合金刀具材料的试样的尺寸为15mm×15mm×4mm。

不同温度下的硬质合金刀具材料的维氏硬度H_V值，如图3所示。采用线性拟合的方法得到不同温度下的维氏硬度H_V值，如公式(2)所示：

H_V＝1140.13-0.523·T

其中，T为刀具后刀面的钻削温度，H_V为该温度下的维氏硬度值。

(2)分析刀具崩刃机制基础上建立刀具受力模型及崩刃失效模型，确定刀具崩刃失效的产生过程：

硬质合金刀具发生崩刃失效的前刀面及后刀面形貌，分别如图4和图5所示。可以看出，刀具前刀面存在较整齐的断裂边缘，而后刀面存在与撕裂类似的形貌。特别地，后刀面崩刃区存在从切削刃向四周扩展的放射形波浪条纹，且整个崩刃区呈现出不连续的、凹凸不平并且粗糙度较大的平面。因此，刀具崩刃现象始于刀具前刀面，在轴向力的作用下，扩展至后刀面。

硬质合金刀具的硬质相WC颗粒大多呈现不规则立方体结构，颗粒之间存在一定量的粘结剂，但通常粘结剂含量较少。硬质合金刀具腐蚀后的SEM形貌，如图6所示。为建立硬质合金刀具粘焊磨损和崩刃失效模型，将硬质合金材料中硬质相WC颗粒均化处理，均视为边长a＝1μm的立方体。建立的硬质合金刀具切削刃模型如图7所示。

钻削过程中硬质合金刀具的前刀面和后刀面受力情况，如图8所示。切削刃所受钻削合力Fr分解为前刀面上的轴向力F₁以及后刀面上的轴向力F₂。前刀面上的轴向力F₁分解为垂直于前刀面的正压力F_n1和平行于前刀面的摩擦力F_f1；后刀面上的轴向力F₂分解为垂直于后刀面的正压力F_n2和平行于后刀面的摩擦力F_f2。当刀具后刀面磨损长度较小时，作用在后刀面上的轴向力F₂较小，可以忽略不计，因此钻削合力F_r近似等于前刀面上的轴向力F₁。

刀具前刀面在高温作用下，会造成硬质相和粘结相的强度和硬度等力学性能下降，尤其是超过400℃时，粘结相的力学性能下降速度比硬质相要快。钛合金材料钻削过程中的切削温度显著大于400℃，因此粘结相对硬质相的包覆力明显下降。同时，由于钛合金与刀具材料中的WC以及Co发生较强的亲和作用，生成的粘焊物附着在WC颗粒上。随着钻削进行，在热/力共同作用下，粘焊物与刀具材料一起剥落，所以造成了刀具粘焊磨损，即导致WC颗粒在正压力F_n1的作用下发生脱落现象，如图9所示第②列颗粒。因此，粘焊磨损及其所导致的崩刃现象，一般发生在加工活性较大的材料中，比如钛合金和铝合金材料。

某处WC颗粒脱落后，导致相邻WC颗粒群在切削过程中产生较大的剪应力，造成相邻颗粒群，如图7所示的第①列与第②列、第②列与第③列之间产生类似撕裂的现象。同时，钻削钛合金材料过程中粘焊磨损并不是连续进行的，而是在温度和载荷达到一定的条件下，粘焊磨损才能继续进行。根据断裂力学裂纹扩展条件，当应力强度因子大于刀具材料的临界断裂韧性值，即K＞K_IC时，裂纹(撕裂)继续扩展。

所以钻削过程中，WC颗粒脱落、撕裂现象和粘焊磨损起始于前刀面，并逐渐扩展到后刀面，最终导致刀具崩刃失效。

(3)建立硬质合金刀具崩刃失效时间预测模型：

假设压痕直径恰好是均化后的WC颗粒上表面正方形的对角线时，如图9所示，正方体棱长a＝1μm，对角线的长度由不同温度下硬质合金刀具材料的维氏硬度H_V值，求得均化后的一个WC颗粒所受的压痕载荷P为：

进而求得WC颗粒所受正应力σ_n为式(4)：

其中，P为一个WC所受载荷(N)，S为WC颗粒上表面面积(μm²)

通常，使用硬质合金刀具的后刀面磨钝标准为200μm，即钻孔过程中，刀具后刀面磨损长度VB值达到200μm时，需要对刀具进行重新刃磨或者更换新刀具。

在硬质合金刀具切削钛合金的过程中，可能存在多个WC颗粒沿着不同方向发生粘焊磨损。但是只有一个方向的WC颗粒之间的撕裂即裂纹扩展现象是导致刀具崩刃失效的决定性因素，其他方向WC颗粒的撕裂对崩刃失效只起到次要作用。因此，通过计算一个方向中每个WC颗粒发生粘焊磨损的时间进而得到硬质合金刀具崩刃失效的时间。粘焊磨损起始于前刀面靠近切削刃位置，一个WC颗粒发生粘焊磨损所需时间为：

其中，ΔV为一个WC颗粒粘焊磨损体积(mm³)，σ_n为WC颗粒的正应力(MPa)，v为切削速度(mm/min)，T为刀具后刀面的钻削温度(℃)，c₁和c₂为常数。

一个WC立方体颗粒的棱长为1μm，如果粘焊磨损的长度为200μm时，从前刀面某处到后刀面所包含均化WC颗粒的个数为200个。这段直线距离上所有WC颗粒发生粘焊磨损所需时间t为：

t＝200Δt (11)

由粘焊磨损长度AB、后刀面磨损长度AC以及粘焊磨损的起始位置相对切削刃的距离BC所组成的直角三角形ABC中，BC相对于AB、AC短得多，近似认为AB＝AC。所以当粘焊磨损长度为200μm时，后刀面也达到磨钝标准，如图10所示。因此，当粘焊磨损长度达到或者超过后刀面磨钝标准时，刀具必发生崩刃失效并且粘焊磨损的时间等于刀具发生崩刃失效所需的时间。

当刀具发生崩刃失效时，已经钻削的孔数M为：

其中，M为刀具发生崩刃失效时已经钻削的孔数，t为发生粘焊磨损的时间也即崩刃失效所需的时间(S)，t_m为从刀具钻尖接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间(S)。

Claims (4)

1.一种基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：工件钻削生产前，获取待钻削工件厚度h、用于钻削的硬质合金刀具直径d、硬质合金刀具切削刃轴向高度h_d以及待钻削工件预期钻削孔数；

步骤2：设定钻削过程的钻削参数，所述钻削参数包括主轴转速n和进给速度ν_f；

步骤3：根据设定的主轴转速n以及硬质合金刀具直径d，计算切削刃的切削速度ν_c；

步骤4：计算硬质合金刀具后刀面的钻削温度T以及温度T下硬质合金刀具的维氏硬度H_V；

步骤5：根据硬质合金刀具的维氏硬度H_V计算一个WC颗粒所受正应力σ_n；

步骤6：根据工件材料厚度h、切削刃轴向高度h_d和进给速度ν_f，计算制孔过程中，刀具钻尖从接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间t_m；

步骤7：计算刀具崩刃失效所需时间t：

<mrow> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>200</mn> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>V</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>c</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>n</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>T</mi> </mfrac> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，ΔV为道具上一个WC颗粒粘焊磨损体积，c₁和c₂为常数；

步骤8：根据刀具崩刃失效所需时间t和刀具钻尖从接触工件材料板到切削刃完全钻出工件材料板所需时间t_m，计算硬质合金刀具发生崩刃失效时已经钻削的孔数M；

步骤9：如果硬质合金刀具崩刃失效前已经钻削孔数M小于等于预期钻削孔数，执行步骤10，否则，执行步骤11；

步骤10：重新设定钻削参数，执行步骤3；

步骤11：显示可完成预期钻削孔数的钻削参数即优化后的钻削参数、刀具最终发生崩刃失效现象所需时间t和可完成的制孔数M，并根据优化后的钻削参数进行工件钻削生产。

2.根据权利要求1所述的基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，其特征在于，所述主轴转速n的设定范围为900r/min～2000r/min，所述进给速度ν_f的设定范围为25mm/min～70mm/min。

3.根据权利要求1所述的基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，其特征在于，所述硬质合金刀具后刀面的钻削温度T采用如下公式计算：

T＝23.91ν_f ^-0.132n^0.492

所述温度T下硬质合金刀具的维氏硬度H_V采用如下公式计算：

H_V＝1140.13-0.523·T。

4.根据权利要求1所述的基于硬质合金刀具崩刃失效预测的钻削参数优化方法，其特征在于，所述步骤5具体方法为：根据硬质合金刀具的维氏硬度H_V计算一个WC颗粒所受正应力σ_n：

<mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>P</mi> <mi>S</mi> </mfrac> </mrow>

其中，S为一个WC颗粒上表面面积，P为一个WC颗粒所受的压痕载荷，d_m是一个WC颗粒维氏压痕对角线平均值。