[发明专利]基于超声铣削的碳纤维增强复合材料纤维切削角改善方法

权利要求书

1.一种基于旋转超声铣削复合材料的纤维切削角的改善方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据C/SiC中纤维断裂特性，建立不同纤维切削角的材料去除模型；

步骤2、引入旋转超声RUM-L方法，建立超声振动下纤维切削角的改善模型；建立RUM-L的刀尖运动轨迹方程，定义传统加工RCM纤维切削角为α、进给方向与切向方向的夹角为β、RUM-L下合成速度v与切向方向的夹角为γ、RUM-L下合成速度与纤维夹角为θ；根据投影三余弦定理，建立RUM-L纤维切削角θ的数学模型：

v_T为RUM-L的切向速度；v_z为轴向速度；

步骤3、建立旋转超声单一纵振下振幅与纤维切削角的关系：

其中A是超声振动的振幅；F为超声振动的频率；v_T为RUM-L的切向速度；v_z为轴向速度；t为加工时间；

步骤4、建立旋转超声单一纵振下主轴速度与纤维切削角的关系：

其中R为刀具半径，n为主轴转速，v_f为进给速度；

步骤5、在旋转超声单一纵振RUM-L基础上引入旋转超声纵扭共振RUM-LT方法，建立纵扭共振下纤维切削角的改善模型：

其中v'_z为RUM-LT的切向速度；F’为纵扭超声振动的频率；B为扭振振幅；θ’为RUM-LT纤维切削角；

步骤6、提出振幅比系数b，建立RUM-LT在不同系数b下与纤维切削角的关系：提出振幅系数b，b＝B/A’，B为扭振振幅；结合步骤5得到的RUM-LT纤维切削角θ’方程，得出RUM-LT下振幅系数b下与纤维切削角关系；

A’为纵振振幅；

步骤7、建立旋转超声纵扭共振下轴向振幅与纤维切削角的关系：结合步骤5得到的RUM-LT纤维切削角θ’方程，结合步骤6得到的合适的振幅比系数b，建立RUM-LT下轴向振幅与纤维切削角关系，根据合适的纵振振幅得到最佳的扭振振幅；

步骤8、建立旋转超声纵扭共振下主轴转速与纤维切削角的关系：结合步骤5得到的RUM-LT纤维切削角θ’方程，建立RUM-LT下主轴转速与纤维切削角关系：

步骤9、引入表征系数S，建立RUM-LT下表征系数S与振幅比b的关系；结合步骤6得到纤维切削角与振幅比b的关系，引入表征系数S表示纤维切削角大于75°所占的区域，建立表征系数与振幅比的关系，得到最佳改善纤维切削角的振幅比b；

表征系数与振幅比的关系为：

其中δ为加工时间与超声振动周期的比值。

2.根据权利要求1所述的改善方法，其特征在于，步骤7建立旋转超声纵扭共振下轴向振幅与纤维切削角的关系为：