[发明专利]一种适用于快速识别超声加工切削力系数的方法

说明书

本发明公开了一种适用于快速识别超声加工切削力系数的方法，包括如下步骤：S1、根据超声振动辅助加工条件，获得超声振动辅助加工条件下的实际加工参数；S2、根据材料剪切应力强度修正模型和步骤S1获得的实际加工参数求得材料的剪切应力；S3、根据剪切应力参数求得超声振动辅助加工中的切削力；S4、根据切削力求得超声振动辅助加工中切削力系数。本发明依据超声振动辅助加工超声振动对加工参数的影响，获得超声振动辅助加工条件下的实际加工参数，并根据实际加工参数和应力修正模型获得相应的切削力和切削力系数，实现对超声振动辅助加工中切削力系数的准确获取，为超声振动辅助加工条件下的加工分析提供了有力基础。

技术领域

本发明涉及机加工领域，特别是涉及一种适用于快速识别超声加工切削力系数的方法。

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热，需要准确获得超声振动辅助加工中的切削力系数。现有的切削力系数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的切削力系数不同，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。现有的切削力系数测试并不能实现对切削力与热的精准预测，为此，需要准确获得超声振动辅助加工中的切削力系数。

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，本发明提出一种适用于快速识别超声加工切削力系数的方法，能够准确获取超声振动辅助加工条件下的切削力系数。

根据本发明的第一方面实施例的一种适用于快速识别超声加工切削力系数的方法，包括如下步骤：

S1、根据超声振动辅助加工条件，获得超声振动辅助加工条件下的实际加工参数；

S2、根据材料剪切应力强度修正模型和步骤S1获得的实际加工参数求得材料的剪切应力；

S3、根据剪切应力参数求得超声振动辅助加工中的切削力；

S4、根据切削力求得超声振动辅助加工中切削力系数。

根据本发明实施例的一种适用于快速识别超声加工切削力系数的方法，至少具有如下技术效果：依据超声振动辅助加工超声振动对加工参数的影响，获得超声振动辅助加工条件下的实际加工参数，并根据实际加工参数和应力修正模型获得相应的切削力和切削力系数，实现对超声振动辅助加工中切削力系数的准确获取，为超声振动辅助加工条件下的加工分析提供了有力基础。

根据本发明的一些实施例，步骤S1中，实际加工参数包括刀具真实切削速度v、刀具的有效前角α_v、刀具的有效剪切角φ_v；参数v、α_v和φ_v，关系式如下：

v＝v_t+v_v cos(2πf_vt+θ)；

v_v＝2πf_vh_v；

v_t＝2πnD_r；

α_v＝α+θ₁；

φ_v＝φ+θ₁；

其中h_v为超声振动振幅，f_v为超声振动频率，α为无超声振动辅助加工下的刀具前角，φ为无超声振动辅助加工下的剪切角，θ超声振动的相位角，θ₁为超声振动辅助加工下的切削速度与无超声振动辅助加工下的切削速度之间的角度，n为工件转速，D_r为工件的半径。