[发明专利]一种超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法

权利要求书

1.一种超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，进行超声振动辅助低速切削加工，以形成连续不断裂的切屑，并获得其切削参数和切削力；

S2，根据能量守恒定律，计算获得材料的剪切强度τ与新表面形成所需的能量G，其中η_n＝Gbv，η_s＝τγ₁hbv，η_s为剪切区域变形的能量，η_n为新表面成型需要的能量，γ₁为剪切应变，h为切削深度，b为切削宽度，v为切削速度；

S3，进行超声振动辅助快速切削加工，获得其切削参数和切削力，并分析获得单位时间内切屑断裂次数N；

S4，根据步骤S2获得的参数τ和G，并结合步骤S3获得的参数，通过能量守恒定律，计算获得材料的断裂韧性G_fr，η_fr为切屑断裂能量，为剪切角度。

2.根据权利要求1所述的超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法，其特征在于，步骤S2和S4中，能量守恒关系式均为：η_v＝η_s+η_f+η_n+η_fr；

其中η_v为切削输入能量、η_s为剪切区域变形的能量、η_f为刀具与切屑的摩擦能量、η_n为新表面成型需要的能量，η_fr为切屑断裂能量；当低速切削加工不产生断裂的切屑时，η_fr＝0。

3.根据权利要求2所述的超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法，其特征在于，其中η_v＝η_v1+η_v2；

η_v1为切削过程中切削力对应的能量，η_v2超声振动能量；

η_v1＝F_cv；

η_v2＝E_ubh；

E_u＝ρc(v₁)²；

其中F_c为切削水平方向的切削力，v为切削速度，E_u为超声能量密度，h为未变形切屑厚度，b为切削宽度，ρ为待加工材料的密度，c为声音在待加工材料的传播速度，v₁为剪切材料的移动速度。

4.根据权利要求3所述的超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法，其特征在于，步骤S2中，获得剪切强度τ与新表面形成所需的能量G的计算过程如下，

首先获得η_v的值，再根据能量守恒关系式和下列公式：

η_s＝τγ₁hbv；

η_n＝Gbv；

计算获得剪切强度τ与新表面形成所需的能量G；

其中γ₁为剪切应变，β为刀具的摩擦角，γ为刀具前角，为剪切角度。

5.根据权利要求4所述的超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法，其特征在于，其中γ₁、β、γ和具有如下关系：

F_v＝F_ccosγ-F_fcsinγ；

F_u＝F_csinγ+F_fccosγ；

其中F_u为刀具前刀面的摩擦力，F_v为垂直刀具前刀面的法向力；F_fc为切削深度方向的切削力。