[发明专利]车削SiC颗粒增强铝基复合材料切削力预测方法

摘要

本发明公开了一种车削SiC颗粒增强铝基复合材料切削力预测方法，包括第I变形区AB受力分析、第II变形区BD受力分析和第III变形区BC的受力分析三个步骤；通过切削变形区的受力分析来预测切削力，不需要通过大量的切削实验来进行。并且，充分考虑了切削变形区中SiC颗粒物对切屑、刀具、零件的影响，研究切削力的各个来源，并进行准确的预测。

主权项

车削SiC颗粒增强铝基复合材料切削力预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、第I变形区AB受力分析：S11、根据几何关系可得式中，Fτ为剪切面AB的剪切力，Fc为作用于剪切面的正压力，Fn为作用于前刀面的正压力，Ff为前刀面与切屑铝基体的滑动摩擦力，τs为零件材料的剪应力，γ0为刀具前角，β为前刀面和切屑铝基体底部的摩擦角，为剪切角，b为切削深度，d为工件每转一周沿进给方向的切屑宽度，即剪切层宽度，rz为切削刃钝圆半径；S12、通过以下公式计算剪切角S13、根据材料力学平面应力状态理论，主应力FτS方向与最大剪应力Fτ方向的夹角为π/4，通过以下公式计算摩擦角β：S14、将切削力沿着坐标轴进行分解，可得式中，τs为零件材料的剪应力；γ0为刀具前角；b为切削深度；rz为切削刃钝圆半径，剪切层宽度d大小等于进给量f*1＝f；S15、将所得的在XOY坐标平面进一步分解，可得S16、取切削深度b远大于刀尖圆弧半径rε，按下式计算主偏角krε：由此可知，来自第一变形区，切削力的三个分量如下式所示S2、第II变形区BD受力分析：S21、通过下式计算滚动摩擦力Fg＝KgFni；式中，Fn可通过公式计算，Kg为滚动摩擦系数，i为参与滚动摩擦的SiC颗粒物的数量；S22、将Fg根据坐标轴进行分解，可知：式中，Fn可通过公式计算，Kg为滚动摩擦系数，i为参与滚动摩擦的SiC颗粒物的数量；S23、将所得的在XOY坐标平面中进一步分解，可知：其中，S3、第III变形区BC的受力分析：S31、将第III变形区BC的受力简化为一个犁耕面的受力，可得：S2、将所得的在XOY坐标平面进一步分解，可得：其中，可得，车削外圆柱面的三个切削力分量，分别为：