[发明专利]一种介观尺度车削变形预测方法

说明书

本发明涉及先进制造领域，具体涉及一种介观尺度车削变形预测方法，包括测力仪、压板、滑轨、滑台、压板、丝杠、立板、螺钉和车刀，所述滑轨通过压板设置在测力仪上，所述滑台设置在滑轨上，所述压板通过螺钉与滑台相配合，所述车刀设置在滑台与压板之间，所述滑台左侧设有立板，所述丝杠通过立板与滑台连接，所述滑轨上设有刻度线，本发明利用调节装置完成刀具的定位切削，减少了车床手柄的调节次数，降低了重复定位误差，提高了操作效率；本发明考虑了介观尺度车削中车刀刀尖圆角半径和钝圆半径对切削力的影响，建立了介观尺度车削切削力预测模型，能方便准确的计算介观尺度车削的切削力。

技术领域

本发明涉及先进制造领域，具体涉及一种介观尺度车削变形预测方法。

背景技术

近年来，随着产品小型化发展，介观尺度零件在生物医疗、航空航天、微型机器人、高精度仪器仪表等高科技领域的应用越来越广泛。然而，介观尺度零件的刚度较差、误差源繁多，零件加工精度难以保证。微细切削技术能够加工微小三维复杂结构，而且加工效率高，在介观尺度零件加工领域具有很大的潜力。目前，已经有很多学者对微细切削的机理进行了研究。微细车削是一种常见的微细切削方式，具有很高的研究价值。所以，建立介观尺度零件车削加工变形预测模型非常有意义。国际期刊《Journal of Materials ProcessingTechnology》在2014年刊登了Identification of cutting errors in precision hardturning process.J.M.Zhou等人考虑了多种误差源，建立了精密车削变形在线检测控制系统。然而，这种系统结构复杂，车削变形预测准确度不高，精度控制稳定性不强。而且该系统只针对PCBN刀具，具有一定的局限性。另外，该模型只适用于宏观车削，并不适用于介观尺度车削变形的预测。目前有关介观尺度车削的研究大多集中于切削机理，而关于介观车削加工工艺的研究较少，实际加工中大多依赖经验，缺少理论预测模型作为指导，给介观尺度车削加工带来不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方便、适用广泛、提高预测精度和效率的介观尺度车削变形预测方法，通过该方法能够快速准确的确定介观尺度下车削的加工变形量。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案，本发明采用如下步骤：

①搭建基于介观尺度的车削变形测试装置；

所述变形测试装置包括测力仪、压板、滑轨、滑台、压板、丝杠、立板、螺钉和车刀，所述滑轨通过压板设置在测力仪上，所述滑台设置在滑轨上，所述压板通过螺钉与滑台相配合，所述车刀设置在滑台与压板之间，所述滑台左侧设有立板，所述丝杠通过立板与滑台连接，所述滑轨上设有刻度线；

②建立介观尺度车削切削力计算模型；

201介观尺度车削切削力模型采用单位切削力法，考虑切削面积和切削刃长度的作用，切削力的计算公式为F＝τS+σL (一)

式中，F为切削力合力，τ为单位面积切削力，S为切削面积，σ为切削刃单位长度切削力，L为切削刃长度；

202计算介观尺度车削切削面积S，介观尺度车削中，引入车刀刀尖圆弧半径因素，瞬时切削面积分为两个部分计算，S₁的计算公式为：

式中，r为车刀的刀尖圆弧半径，f为每转进给量，x为函数的积分变量；

S₂的计算公式为：S₂＝f×(a_p-r) (三)

式中，a_p为切削深度，则介观尺度车削瞬时面积总和为：

203计算介观尺度车削切削刃长度，计算公式为：