[發明專利]一種適用于快速識別超聲加工切削力系數的方法

有效

• 申請號: 202010851412.1
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112059723B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 陳雪林;丁撼;何道廣
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q17/09
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄧建輝

1.一種適用于快速識別超聲加工切削力系數的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據超聲振動輔助加工條件，獲得超聲振動輔助加工條件下的實際加工參數；

S2、根據材料剪切應力強度修正模型和步驟S1獲得的實際加工參數求得材料的剪切應力；

S3、根據剪切應力參數求得超聲振動輔助加工中的切削力；

S4、根據切削力求得超聲振動輔助加工中切削力系數；

步驟S2中的剪切應力修正模型為：

其中

T_m，T_r，E_u，ε_v分別為材料的融點，室溫，超聲振動能量密度，應變率，應變；為參考應變率；A為材料的屈服強度，B為材料的硬化模量，C為材料的應變率系數，n為材料硬化系數，m為材料的熱軟化系數，d和e為超聲振動對材料應力的影響系數；T_v為超聲振動下的剪切帶的溫度；λ_s，v為超聲振動輔助加工條件下的傳遞到工件材料的熱比值，η為應變能量轉化為熱的熱系數，τ為材料在剪切帶內的剪切流動應力，ψ為材料的熱軟化系數，為材料的比熱容；ρ為材料的密度，ct為材料的傳熱系數，c_s為材料的比熱系，h₁為超聲振動輔助加工下的切削深度。

2.根據權利要求1所述的適用于快速識別超聲加工切削力系數的方法，其特征在于，步驟S1中，實際加工參數包括刀具真實切削速度v、刀具的有效前角α_v、刀具的有效剪切角φ_v；參數v、α_v和φ_v，關系式如下：

v＝v_t+v_vcos(2πf_vt+θ)；

v_v＝2πf_vh_v；

v_t＝2πnD_r；

α_v＝α+θ₁；

φ_v＝φ+θ₁；

其中h_v為超聲振動振幅，f_v為超聲振動頻率，α為無超聲振動輔助加工下的刀具前角，φ為無超聲振動輔助加工下的剪切角，θ超聲振動的相位角，θ₁為超聲振動輔助加工下的切削速度與無超聲振動輔助加工下的切削速度之間的角度，n為工件轉速，D_r為工件的半徑；刀具設定的切削速度v_t、超聲振動速度v_v，超聲振動輔助下刀具切削速度v。

3.根據權利要求2所述的適用于快速識別超聲加工切削力系數的方法，其特征在于，刀具原剪切角可由如下公式求得：

其中χ為介質中聲音的傳播速度，τ_s為材料的剪切強度，h為未變形切屑厚度，v_c為切屑相對刀具的移動速度，c為材料的比熱熔，ρ為材料的密度，k為材料的導熱系數；ξ₁與ξ₂為剪切角度的影響系數。

4.根據權利要求3所述的適用于快速識別超聲加工切削力系數的方法，其特征在于，切屑相對刀具的移動速度V_c的關系式如下：