[發(fā)明專利]一種考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的環(huán)形刀溝槽磨損預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810379150.6
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108481087B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆蓉;彭芳瑜;曾浩浩;杜鵬樂;胡甜甜;汪偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

1.一種考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的環(huán)形刀溝槽磨損預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)利用環(huán)形刀，采用不同的切削參數(shù)對難加工材料進行銑削，測量環(huán)形刀的溝槽磨損深度V_n；

(2)建立環(huán)形刀銑削過程沿刀刃的應(yīng)力分布模型及應(yīng)力集中系數(shù)模型，以對步驟(1)中各切削參數(shù)下的切深線處應(yīng)力集中系數(shù)α_m進行預(yù)測；

將環(huán)形刀沿軸向等間距離散成若干刀齒微元，則環(huán)形刀銑削過程沿刀刃的應(yīng)力分布模型表示如下：

其中，為刀齒微元切削刃處的正應(yīng)力大小，為刀齒微元的徑向位置角，z為刀齒微元的軸向高度，為刀齒微元的瞬時切削厚度，為剪切面剪切流動應(yīng)力，為刀齒微元的前刀面與切屑的總接觸長度，ζ為指數(shù)常數(shù)，η_s為切屑流動角，β_a為摩擦角，φ_n為法剪切角，η_c為傾斜角，γ_n為法前角；

所述應(yīng)力集中系數(shù)模型表示如下：

其中，α(z)為刀齒微元的應(yīng)力集中系數(shù)，z₀為參與切削的刀齒微元最小軸向高度，a_p為軸向切深，為參與切削的刀齒微元的最小切入角，為參與切削的刀齒微元的最大切出角；環(huán)形刀銑削過程中，應(yīng)力集中系數(shù)隨軸向高度的增大而增大，在切深線的位置達(dá)到最大值α_m；

(3)將步驟(1)中測量的溝槽磨損深度V_n與步驟(2)中預(yù)測的切深線處應(yīng)力集中系數(shù)α_m進行多項式擬合，從而獲得兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，進而實現(xiàn)通過切削參數(shù)來預(yù)測溝槽磨損深度V_n。

2.如權(quán)利要求1所述的考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的環(huán)形刀溝槽磨損預(yù)測方法，其特征在于，刀齒微元剪切面剪切流動應(yīng)力表示如下：

其中，dF_s為刀齒微元的剪切力，db為刀齒微元的切削寬度，β為環(huán)形刀的螺旋角。

3.如權(quán)利要求1中所述的考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的環(huán)形刀溝槽磨損預(yù)測方法，其特征在于，參與切削的刀齒微元最小軸向高度z₀表示如下：

其中，r為環(huán)形刀上所裝刀片的半徑，a_e為徑向切深。

4.如權(quán)利要求1所述的考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的環(huán)形刀溝槽磨損預(yù)測方法，其特征在于，步驟(3)中通過多項式擬合獲取的溝槽磨損深度V_n與切深線處應(yīng)力集中系數(shù)α_m的關(guān)系表示如下：

其中，a₁，a₂和a₃為常系數(shù)。