[發(fā)明專利]一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811140955.1
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109508472B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁松梅;李真;李麒麟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法，其特征在于，包括：

求解單顆磨粒沖蝕運動的動力學(xué)方程，得到所述單顆磨粒的運動軌跡方程；

對所述運動軌跡方程進行積分，獲取所述單顆磨粒在切削時間內(nèi)的材料去除量的第一表達式；

獲取所述單顆磨粒的切削停止條件，并根據(jù)所述切削停止條件求解所述第一表達式，得到所述單顆磨料的材料去除量的第二表達式；

根據(jù)單位時間內(nèi)水射流加工過程中磨粒的流量及所述第二表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式，所述第三表達式即為超高壓水射流加工中材料去除模型；

所述獲取所述單顆磨粒的切削停止條件，具體包括：

判斷所述單顆磨料的沖蝕角度與臨界沖蝕角度的大小關(guān)系；

若判斷獲知所述沖蝕角度大于所述臨界沖蝕角度，則所述切削停止條件為所述單顆磨料在平行于待加工工件表面方向停止劃擦運動；若判斷獲知所述沖蝕角度不大于所述臨界沖蝕角度，則所述切削停止條件為所述單顆磨料切除所述待加工工件表面；

在所述根據(jù)單位時間內(nèi)水射流加工過程中磨粒的流量及所述第二表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式之前，還包括：

獲取所述單顆磨料的沖擊速度的第四表達式；

將所述單顆磨料作為圓球形狀，并根據(jù)所述第四表達式得到所述單顆磨粒的動能的第五表達式；相應(yīng)地，

所述根據(jù)單位時間磨粒的流量及所述第二表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式，具體包括：

根據(jù)單位時間磨粒的流量、所述第二表達式及所述第五表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式；

所述超高壓水射流加工材料去除率模型為：

其中，δ_f為材料屈服極限，K為磨粒對材料劃擦的垂直分力與水平分力之比，β為劃痕塑性隆起高度與壓入深度之比，ρ為材料密度，M為加工中單位時間磨粒的流量，w為超高壓水射流加工的材料去除率，m_p為單顆磨粒質(zhì)量，ρ₀為磨粒密度，d_p為單顆磨粒平均直徑，C_η總沖蝕轉(zhuǎn)換效率系數(shù)，P為射流水壓力，ρ_w為水密度，R'為射流中磨料與水的質(zhì)量比，α為沖蝕角度；

所述單顆磨粒沖蝕運動的動力學(xué)方程為：

其中，σ_f為材料的屈服極限，K為磨粒對材料劃擦的垂直分力與水平分力之比，β為劃痕塑性隆起高度與壓入深度之比，b為磨粒寬度，I為磨粒的轉(zhuǎn)動慣量，為磨粒沖擊過程轉(zhuǎn)角，r為磨粒名義半徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在所述求解單顆磨粒沖蝕運動的動力學(xué)方程，得到所述單顆磨粒的運動軌跡方程之前，還包括：

根據(jù)水射流中所述單顆磨粒沖蝕運動過程中的受力狀態(tài)，獲取所述單顆磨粒沖蝕運動的動力學(xué)方程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述求解單顆磨粒沖蝕運動的動力學(xué)方程，得到所述單顆磨粒的運動軌跡方程，具體包括：

根據(jù)所述單顆磨粒沖蝕運動的初始條件求解所述動力學(xué)方程，得到所述單顆磨粒的運動軌跡方程。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在所述判斷所述單顆磨料的沖蝕角度與臨界沖蝕角度的大小關(guān)系之前，還包括：

將所述待加工工件加工面的余紋角作為對應(yīng)的所述沖蝕角度的近似值；

根據(jù)所述沖蝕角度的近似值，利用回歸分析法獲取所述沖蝕角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取所述單顆磨料的沖擊速度的第四表達式，具體包括：

根據(jù)超高水射流加工過程中水壓力及噴嘴系數(shù)，獲取所述單顆磨料的沖擊速度的第四表達式。