[發(fā)明專利]一種適用于快速識別超聲加工切削力系數(shù)的方法

有效

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• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112059723B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳雪林;丁撼;何道廣
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q17/09
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄧建輝

本發(fā)明公開了一種適用于快速識別超聲加工切削力系數(shù)的方法，包括如下步驟：S1、根據(jù)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(shí)際加工參數(shù)；S2、根據(jù)材料剪切應(yīng)力強(qiáng)度修正模型和步驟S1獲得的實(shí)際加工參數(shù)求得材料的剪切應(yīng)力；S3、根據(jù)剪切應(yīng)力參數(shù)求得超聲振動輔助加工中的切削力；S4、根據(jù)切削力求得超聲振動輔助加工中切削力系數(shù)。本發(fā)明依據(jù)超聲振動輔助加工超聲振動對加工參數(shù)的影響，獲得超聲振動輔助加工條件下的實(shí)際加工參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際加工參數(shù)和應(yīng)力修正模型獲得相應(yīng)的切削力和切削力系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對超聲振動輔助加工中切削力系數(shù)的準(zhǔn)確獲取，為超聲振動輔助加工條件下的加工分析提供了有力基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)加工領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于快速識別超聲加工切削力系數(shù)的方法。

背景技術(shù)

超聲振動輔助加工能夠顯著降低切削力與切削溫度，提高加工中的穩(wěn)定性，刀具的壽命及加工效率，其廣泛用于各類高強(qiáng)度高硬度材料的加工。為了準(zhǔn)確評估超聲振動輔助加工中的切削熱，需要準(zhǔn)確獲得超聲振動輔助加工中的切削力系數(shù)。現(xiàn)有的切削力系數(shù)均是通過切削實(shí)驗(yàn)獲得切削力系數(shù)，并以此計算切削力與切削熱。而不同超聲振動參數(shù)的切削力系數(shù)不同，并在超聲振動影響下的切削參數(shù)對切削力與熱也有顯著不同。現(xiàn)有的切削力系數(shù)測試并不能實(shí)現(xiàn)對切削力與熱的精準(zhǔn)預(yù)測，為此，需要準(zhǔn)確獲得超聲振動輔助加工中的切削力系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種適用于快速識別超聲加工切削力系數(shù)的方法，能夠準(zhǔn)確獲取超聲振動輔助加工條件下的切削力系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)施例的一種適用于快速識別超聲加工切削力系數(shù)的方法，包括如下步驟：

S1、根據(jù)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(shí)際加工參數(shù)；

S2、根據(jù)材料剪切應(yīng)力強(qiáng)度修正模型和步驟S1獲得的實(shí)際加工參數(shù)求得材料的剪切應(yīng)力；

S3、根據(jù)剪切應(yīng)力參數(shù)求得超聲振動輔助加工中的切削力；

S4、根據(jù)切削力求得超聲振動輔助加工中切削力系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種適用于快速識別超聲加工切削力系數(shù)的方法，至少具有如下技術(shù)效果：依據(jù)超聲振動輔助加工超聲振動對加工參數(shù)的影響，獲得超聲振動輔助加工條件下的實(shí)際加工參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際加工參數(shù)和應(yīng)力修正模型獲得相應(yīng)的切削力和切削力系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對超聲振動輔助加工中切削力系數(shù)的準(zhǔn)確獲取，為超聲振動輔助加工條件下的加工分析提供了有力基礎(chǔ)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，實(shí)際加工參數(shù)包括刀具真實(shí)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(shù)v、α_v和φ_v，關(guān)系式如下：

v＝v_t+v_v cos(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(zhuǎn)速，D_r為工件的半徑。