[发明专利]一种超高压水射流加工中材料去除模型获取方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种超高压水射流加工中材料去除模型获取方法，包括：求解单颗磨粒冲蚀运动的动力学方程，得到单颗磨粒的运动轨迹方程；对运动轨迹方程进行积分，获取单颗磨粒在切削时间内的材料去除量的第一表达式；获取单颗磨粒的切削停止条件，并根据切削停止条件求解第一表达式，得到单颗磨料的材料去除量的第二表达式；根据单位时间内水射流加工过程中磨粒的流量及第二表达式，得到超高压水射流加工的材料去除率的第三表达式，第三表达式即为超高压水射流加工中材料去除模型。该方法获得的模型因考虑了材料去除机理，能够对加工过程进行更准确的预测，能够有效指导实际加工中结构件的高效精密加工工艺优化，具有理论指导和工程使用意义。

技术领域

本发明实施例涉及超高压水射流加工技术领域，更具体地，涉及一种超高压水射流加工中材料去除模型获取方法及系统。

背景技术

高温合金、钛合金等高性能材料由于耐高温、抗疲劳、抗腐蚀、高强度等优异性能，广泛用于航空航天、船舶装备等领域，此类材料为难加工材料，其结构件通常需要大余量去除以达到使用要求，但是，传统切削加工存在切削应力大、刀具磨损严重、加工效率低下、能耗量大、加工成本高等诸多问题，严重限制了高性能材料在先进装备领域的应用。超高压水射流加工技术是实现此类材料高效、绿色加工的有效技术途径，近年来受到学术界和工业界的广泛关注。

然而目前对于超高压水射流加工技术的加工理论研究还很不充分，不能对磨粒射流冲击去除材料过程进行有效的控制，制约了超高压水射流加工效能的进一步提升。因此，建立超高压水射流加工的材料去除模型，可以为难加工材料的高效、精密加工提供重要理论支撑。目前，超高压水射流加工材料去除过程建模主要是通过对实验数据进行拟合，进而获得材料去除率的经验公式，

但是，由于超高压水射流加工过程较为复杂，且所涉及的工艺参数众多，经验模型未能考虑材料去除机理，不能对不同工艺条件下的加工过程进行有效预测，也不能反映超高压水射流加工的材料去除过程，因此难以指导实际加工中结构件的高效精密加工工艺优化。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的超高压水射流加工中材料去除模型获取方法及系统。

第一方面本发明实施例提供了一种超高压水射流加工中材料去除模型获取方法，包括：

求解单颗磨粒冲蚀运动的动力学方程，得到所述单颗磨粒的运动轨迹方程；

对所述运动轨迹方程进行积分，获取所述单颗磨粒在切削时间内的材料去除量的第一表达式；

获取所述单颗磨粒的切削停止条件，并根据所述切削停止条件求解所述第一表达式，得到所述单颗磨料的材料去除量的第二表达式；

根据单位时间内水射流加工过程中磨粒的流量及所述第二表达式，得到超高压水射流加工的材料去除率的第三表达式，所述第三表达式即为超高压水射流加工中材料去除模型。

另一方面本发明实施例提供了一种超高压水射流加工中材料去除模型获取系统，包括：

轨迹方程获取模块，用于求解单颗磨粒冲蚀运动的动力学方程，得到所述单颗磨粒的运动轨迹方程；

第一表达式获取模块，用于对所述运动轨迹方程进行积分，获取所述单颗磨粒在切削时间内的材料去除量的第一表达式；

第二表达式获取模块，用于获取所述单颗磨粒的切削停止条件，并根据所述切削停止条件求解所述第一表达式，得到所述单颗磨料的材料去除量的第二表达式；

材料去除模型获取模块，用于根据单位时间内水射流加工过程中磨粒的流量及所述第二表达式，得到超高压水射流加工的材料去除率的第三表达式，所述第三表达式即为超高压水射流加工中材料去除模型。