[發明專利]用于研究零件抗疲勞性能的表面粗糙度分析方法

有效

• 申請號: 201810204589.5
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108534738B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 李勛;官椿明;王逸軒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B21/30
• 分類號: G01B21/30
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種用于研究零件抗疲勞性能的表面粗糙度分析方法，該方法解決無法準確研究和評價加工表面粗糙度對零件抗疲勞性能的影響機理和規律、以及無法對比不同加工方式形成的加工表面粗糙度對零件疲勞抗疲勞性能的影響程度的技術問題。本發明用于研究零件抗疲勞性能的表面粗糙度分析方法具體為，將零件加工表面的表面輪廓高度隨測量長度變化的粗糙度輪廓曲線解耦為受工藝條件影響的理論曲線和受隨機因素影響的隨機曲線，其中，理論曲線和隨機曲線均以時間為橫坐標，以表面輪廓高度為縱坐標。

技術領域

本發明涉及一種用于研究零件抗疲勞性能的表面粗糙度分析方法。

背景技術

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度，是一項重要的表面完整性指標，其數值的大小直接反映了零件已加工表面的質量，同時由于表面粗糙度測量簡單易行，因此在實際生產檢驗和技術研究中都有著廣泛的應用。表面粗糙度的檢測和分析通常采用算術平均偏差Ra和輪廓最大高度Rz兩項指標，這兩項指標都可以檢驗和評價零件的加工表面質量。同時，目前普遍通過分析Ra和Rz來研究加工表面粗糙度對試件疲勞性能的影響機理和規律。而采用上述方法研究表面粗糙度對試件疲勞性能的影響機理和規律，至少存在以下不足：

第一，單一的利用加工表面粗糙度指標的數值，即只通過分析Ra和Rz的數值，或者分析表面粗糙度曲線的趨勢，均沒有充分利用表面粗糙度曲線所包含的數據信息，不能反映出零件加工表面粗糙度曲線的整體輪廓信息，無法準確研究和評價加工表面粗糙度對零件抗疲勞性能的影響機理和規律。具體而言，實際上，試件加工表面的輪廓曲線一方面由加工方式、走刀方式、工藝參數、刀具幾何結構等工藝條件影響，另一部分由刀具或磨具切削刃的微觀不平度、顫振、積屑瘤、表面鱗刺等隨機因素影響，這兩部分對零件抗疲勞性能影響和作用的機理相差很大。

第二，在比較不同加工方式對零件抗疲勞性能的影響時，因為不同加工方式的加工機理不同，進而形成加工表面的微觀形貌也相差很大，單一的通過分析Ra或Rz指標的數值無法得到準確的結論，進而無法對比不同加工方式形成的加工表面粗糙度對零件疲勞抗疲勞性能的影響程度。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種用于研究零件抗疲勞性能的表面粗糙度分析方法，該方法解決無法準確研究和評價加工表面粗糙度對零件抗疲勞性能的影響機理和規律、以及無法對比不同加工方式形成的加工表面粗糙度對零件疲勞抗疲勞性能的影響程度的技術問題。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種用于研究零件抗疲勞性能的表面粗糙度分析方法，將零件加工表面的表面輪廓高度隨測量長度變化的粗糙度輪廓曲線解耦為受工藝條件影響的理論曲線和受隨機因素影響的隨機曲線，其中，理論曲線和隨機曲線均以時間為橫坐標，以表面輪廓高度為縱坐標。

根據本發明，具體包括如下步驟：S1、獲得零件加工表面的表面輪廓高度隨測量長度變化的粗糙度輪廓曲線；S2、將粗糙度輪廓曲線的橫坐標從長度量綱轉換為時間量綱，形成粗糙度時域曲線；S3、根據工藝條件獲得粗糙度時域曲線的解耦頻率；S4、利用低通濾波分析方法和解耦頻率，得到粗糙度時域曲線的低通波形曲線，低通波形曲線為理論曲線；S5、根據粗糙度時域曲線和低通波形曲線得到隨機曲線。

根據本發明，在步驟S3中，解耦頻率為粗糙度輪廓曲線的理論周期的倒數。

根據本發明，在步驟S2中，通過如下橫坐標轉換公式，將粗糙度輪廓曲線的橫坐標從長度量綱轉換為時間量綱：

其中，t為時間，L為測量長度，v為速度；

在步驟S2和步驟S3中，將粗糙度輪廓曲線的橫坐標從長度量綱轉換為時間量綱所采用的速度的數值與計算理論周期所采用的速度的數值相同。