[发明专利]一种识别超声振动对材料应力影响系数的方法

说明书

本发明公开了一种识别超声振动对材料应力影响系数的方法，包括如下步骤：S1，根据刀具前刀面与切屑的接触特点，将与刀具前刀面接触的切屑分为剪切区域和滑移区域，并获得刀具前刀面与切屑接触区域的应力；S2，获得剪切区域与滑移区域的边界A₁A₂的正应力σ_A1A2和切应力τ_A1A2；S3，获得边界CA₁的正应力和切应力S4，获得边界BC的正应力σ_BC和切应力τ_BC；S5，依据边界BC，CA₁，A₁A₂的应力状态，求得超声振动影响系数。本发明通过分析超声振动对剪切区域内各单元应力应变状态影响规律，建立超声振动下的各剪切单元受力状态，并以此建立了快速准确识别超声振动对材料流动应力的影响系数，为分析切削过程中的物理现象及预测切削力，切削热奠定了基础。

技术领域

本发明涉及机加工领域，特别是涉及一种识别超声振动对材料应力影响系数的方法。

背景技术

超声振动辅助加工能够显著降低切削力与切削温度，提高加工中的稳定性，刀具的寿命及加工效率，其广泛用于各类高强度高硬度材料的加工。为了准确评估超声振动辅助加工中的切削力与切削热，需要准确获得切削过程中超声振动对材料应力的影响系数。现有的切削力与切削热的预测模型均是通过切削实验获得切削力系数，并以此计算切削力与切削热。而不同超声振动参数得切削力系数不同，并在超声振动影响下的切削参数对切削力与热也有显著不同。为了提高切削了与热的预测精度，需要准确获得超声振动对材料应力的影响系数。现在的超声振动对材料的影响系数均是通过对超声振动拉伸与压缩实验获得的，需要准备多个特定试样开展多组超声拉伸与压缩实验，通过与常规下材料应力随应变的变化数据对比获得，且对比获得超声振动对材料的流动应力影响系数与超声振动辅助切削加工中的材料应力系数有一定差异。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种识别超声振动对材料应力影响系数的方法，能够准确方便地获得应力影响系数。

根据本发明的第一方面实施例的识别超声振动对材料应力影响系数的方法，包括如下步骤：S1，根据刀具前刀面与切屑的接触特点，将与刀具前刀面接触的切屑分为剪切区域和滑移区域，并获得刀具前刀面与切屑接触区域的应力；S2，获得剪切区域与滑移区域的边界A₁A₂的正应力σ_A1A2和切应力τ_A1A2；S3，获得剪切区域与刀具前刀面接触的边界CA₁的正应力和切应力S4，获得剪切区域边界BC的正应力σ_BC和切应力τ_BC；S5，依据边界BC，CA₁，A₁A₂的应力状态，求得超声振动影响系数。

根据本发明的一些实施例，步骤S1中，刀具前刀面与切屑接触区域的应力状态如下：

正应力为

切应力为

其中σ_s为材料的正应力屈服强度；

l_x为目标点到刀具与切屑接触长度终点的之间距离；

τ_s为工件材料的屈服切应力，κ为常数；

l₁为剪切区域与刀具前刀面的接触长度；

l₂为滑移区域与刀具前刀面的接触长度；μ_s为材料的摩擦系数。

根据本发明的一些实施例，步骤S2中，边界A₁A₂的正应力σ_A1a2和切应力τ_A1A2的计算过程如下：