[发明专利]骨钻削温度预测方法及装置

权利要求书

1.一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，包括：

构建骨钻削温度样本集和辅助变量样本集；

基于骨钻削温度样本集和辅助变量样本集构建用于预测骨钻削温度的协同克里金模型，根据所述的协同克里金模型计算骨钻削温度的预测值；

其中，所述的协同克里金模型的主变量为骨钻削温度。

2.根据权利要求1所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的协同克里金模型为：

其中，Z^*(x₀)为待预测样本点x₀的骨钻削温度的估值，a_i为主变量权重系数，Z₁(x_i)为骨钻削温度样本集中样本点x_i的骨钻削温度，n为主变量的样本数量，i为主变量的样本序号，b_j为辅助变量权重系数，Z₂(x_j)为辅助变量样本集中样本点x_j的辅助变量值，m为辅助变量的样本数量，j为辅助变量的样本序号。

3.根据权利要求1所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的辅助变量样本集中的辅助变量包括钻削力、钻削扭矩、钻削主轴电流。

4.根据权利要求1所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的构建骨钻削温度样本集和辅助变量样本集的步骤包括：

构建骨组织钻削的有限元模型；

基于所述的有限元模型进行样本采集，形成构建骨钻削温度样本集和辅助变量样本集。

5.根据权利要求4所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的构建骨组织钻削的有限元模型的步骤包括：

构建钻头和骨组织的三维模型并装配；

定义钻削约束和载荷，划分有限元单元网格，并以钻头与骨组织间形成钻孔的内表面最高温度作为输出的骨钻削温度进行钻削模拟计算，形成有限元模型。

6.根据权利要求5所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的骨组织的三维模型的骨组织模型材料的特性描述模型为Johnson-Cook本构模型。

7.根据权利要求5所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的骨组织的三维模型的骨组织模型材料的应力表达式为：

其中，σ为总的流动应力，ε为等效塑性应变，为等效塑性应变率，为静态塑性应变率，A为屈服应力，B为加工硬化模量，C为应变率敏感性系数，n为硬化系数，T_m为熔化温度，T_r为室温，m为热软化系数。

8.根据权利要求5所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的定义钻削约束和载荷的步骤包括：

设定所述骨组织的三维模型为完全固定状态，并定义所述钻头的主轴转速和进给速度，设定骨组织和钻头的初始温度。

9.根据权利要求4所述的一种骨钻削温度预测方法，其特征在于，所述的基于所述的有限元模型进行样本采集中样本采集的方法为正交实验采样方法或拉丁超立方实验采样方法。

10.一种骨钻削温度预测装置，其特征在于，包括：

采集模块，构建骨钻削温度样本集和辅助变量样本集；

预测模块，基于骨钻削温度样本集和辅助变量样本集构建用于预测骨钻削温度的协同克里金模型，根据所述的协同克里金模型计算骨钻削温度的预测值；

其中，所述的协同克里金模型的主变量为骨钻削温度。