[發明專利]一種三維車削力解析建模方法

在審

• 申請號: 201810332578.5
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108595806A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 付中濤;戴耀南;陳緒兵;毛金城
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;王淳景

1.一種三維車削力解析建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定車刀的幾何參數和選定切削參數，車刀的幾何參數包括法向前角α_n、刃傾角λ_s、法向后角γ_n、主偏角k_r和刀尖圓弧半徑r_e；切削參數包括切削深度a_p、進給量f_t和切削速度V；

S2、將車刀的切削刃在前刀面A_γ上沿圓周方向離散成(K+2)個切削微元，每個切削微元的切削特性看作含有切屑流出方向約束的斜角切削過程，即由于相鄰切屑間的相互作用使所有切屑單元沿同一方向流出；

S3、由于前刀面A_γ上所有切屑微元都具有相同的切屑流動方向，故得到第k個切屑微元的局部切屑流角的表達式其中，為全局流動角，為切削微元偏轉角；

S4、由于所有切屑微元具有相同的流動方向，將第k個切屑微元受到相鄰切屑約束的力平衡和施加在所有切屑單元上的力平衡相結合，得到切屑微元的力平衡方程是由第k個切屑微元的相鄰切屑單元所產生的合力，由此計算得到進而計算出

S5、根據修改后的斜角切削模型，計算第k個切削微元由主剪切區的剪切效應所產生的剪切力和法向力

其中，τ_sh為主剪切區的剪切流動應力，A_k為第k個切削微元的切削載荷，為第k個切削微元的刃傾角，為第k個切削微元的法向剪切角，為第k個切削微元的前角，為第k個切削微元的法向摩擦角，為第k個切削微元的局部切屑流動角，為第k個切削微元的剪切流動角；

S6、通過坐標變換，第k個切削微元由剪切作用引起的切向分力dF_t,j、徑向分力dF_r,j、軸向分力dF_a,j的表達式為

S7、通過坐標變換，將所有切削微元產生的切削力進行疊加，得到總切削力的表達式為

其中，F_x、F_y、F_z分別為總切削力在x、y、z三軸方向上的分力。

2.根據權利要求1所述的三維車削力解析建模方法，其特征在于，根據車刀幾何參數和切削參數計算切入角切出角離散角初始位置角

然后依此計算每個切削微元的徑向位置角微元偏角切削寬度w^k、切削深度切削厚度t_k、切削載荷A_k、刃傾角法向前角及切削偏角

其中，

3.根據權利要求2所述的三維車削力解析建模方法，其特征在于，步驟S4中，由于第k個切屑微元受到相鄰切屑微元的約束，故第k個切屑微元的力平衡方程為

其中，X_c與前刀面A_γ垂直，Z_c是切屑流向，y_c與A_γ中切屑流向垂直，為剪切流動方向，為剪切面法向方向，和分別為前刀面A_γ內法向力和摩擦力，是由相鄰切屑微元所產生的合力，和分別為主剪切面的剪切力和法向力；

根據切屑微元之間內力相互抵消，得到施加在所有切屑微元的力平衡方程為