[发明专利]一种叠层结构钻削轴向力的预测方法及系统

权利要求书

1.一种叠层结构钻削轴向力的预测方法，其特征在于，所述叠层结构钻削轴向力的获取方法包括如下步骤：

根据单层结构变形引起的附加进给率，获得钻头的动态进给率；

根据所述动态进给率，采用微元化钻削刃的方式，建立单层结构的钻削轴向力模型；具体步骤包括：

利用公式(3)计算钻头的钻削刃的前角γ；

其中，p为钻头的半顶角，ψ为钻头的横刃切角，θ为钻头的螺旋角，μ进给速度与切削速度的夹角，f₀为设定进给率，r为钻削刃选定点的轴线间距，为垂直于轴线的平面内切削刃与选定点径向之间的夹角，w为钻头的半韧带厚度，R_ch横刃半径，R为钻头半径；

利用公式(4)计算钻头的钻削刃的刃倾角i；

根据所述动态进给率、所述钻削刃的前角和所述钻削刃的刃倾角，利用公式(5)，建立钻削轴向力模型；

F(t)＝G(t)f (5)；

其中，G(t)为轴向力系数，f为动态进给率；

根据公式(6)计算轴向力系数；

G(t)＝(G_a(t)k_c1+G_b(t)k_c2)f^-α (6)；

其中，k_c1、k_c2为材料相关系数，α为材料切削系数，G_a(t)和G_b(t)为刀具形状相关系数；

其中，n_s为钻头的转速，h为单层结构厚度，h_lip为钻头的钻削刃高度，R为钻头半径，w为半韧带厚度，R_ch为横刃半径，p为钻头的半顶角；

将叠层结构的钻削过程划分为不同的阶段，根据所述单层结构的钻削轴向力模型，建立每个阶段的叠层结构的钻削力模型；具体步骤包括：

根据叠层结构的钻削过程包括接触、分离、进入和回弹，将叠层结构的钻削过程分为分离前阶段和分离后阶段；

根据单层结构的钻削轴向力模型建立分离前阶段的叠层结构的钻削轴向力模型；

根据单层结构的钻削轴向力模型建立分离后阶段的叠层结构的钻削轴向力模型；

获取叠层结构的物理参数、钻头的物理参数和钻头的给定进给率；

根据叠层结构的物理参数、钻头的物理参数和钻头的给定进给率，利用每个阶段的叠层结构的钻削力模型，预测叠层结构的每个阶段的钻削轴向力。

2.根据权利要求1所述的叠层结构钻削轴向力的预测方法，其特征在于，根据单层结构变形引起的附加进给率，计算钻头动态进给率，具体包括：

利用公式(1)，计算单层结构的刚度K；

K＝C_KEbh³/l³ (1)

其中，C_K为刚度系数，E为被切削材料的弹性模量，b为单层结构宽度，h为单层结构的厚度，l单层结构的支撑长度；

根据单层结构的刚度K，利用公式(2)，表示钻头的动态进给率f；

其中，f₀为给定进给率，F'(t)为钻削轴向力的一阶微分，n_s为钻头的转速。

3.根据权利要求1所述的叠层结构钻削轴向力的预测方法，其特征在于，根据单层结构的钻削轴向力模型建立分离前阶段的叠层结构的钻削轴向力模型，具体步骤包括：

根据分离前阶段叠层机构的上层板和下层板具有相同的动态进给率，利用公式(7)表示分离前阶段的叠层结构的钻削力模型，

其中，G_tp(t)为上层板的钻削轴向力系数，G_bt(t)为下层板的钻削轴向力系数，K_tp为上层板的刚度系数，K_bt为下层板的刚度系数。