一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法技术

技术编号:10436265 阅读:460 留言:0更新日期:2014-09-17 13:06
一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法,包括以下步骤:确定陶瓷刀具的参数;确定陶瓷刀具微观破坏的初始状态值和临界状态值;确定工件材料的参数;在有限元仿真软件中设定刀具及工件的几何形状,并导入刀具材料、工件材料的各项相关参数;通过正交实验设计方法确定有限元仿真过程中所采用的切削参数组合;对最大损伤当量应力值进行计算;选定取值最小的切削参数组合。本发明专利技术考虑了刀具微观破坏状态、外部载荷对刀具失效的影响,同时结合了正交试验设计方法,切削参数组合的优化精度更高;对切削参数组合进行优化,大大降低了切削参数优化成本;可广泛应用于各种断续切削条件下切削参数组合的优化,并最终达到提高刀具寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法
本专利技术属于机械制造
,尤其涉及一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法。
技术介绍
切削加工技术已被广泛应用于机械制造业中的金属成型。断续切削加工技术如断续车削以及平面铣削是切削加工技术的一个重要分支。陶瓷刀具具有硬度高、耐磨、高温力学能优良等特点,其已被广泛应用于断续切削加工技术之中。由于陶瓷材料的脆性,在断续切削条件下,较高的切削温度以及较强的热、机械冲击使得刀具容易发生断裂乃至破损失效,并对加工表面质量产生不良作用。因此,为提高现有陶瓷刀具寿命、降低生产成本、提高加工效率,对断续切削条件下陶瓷刀具进行切削参数优化极为重要。中国文献“哈尔滨理工大学学报”(2011,16(1):9~12)在角正交切削实验的基础上,利用等效率—等寿命响应曲面法进行了陶瓷刀具的切削参数优化。中国文献“合肥工业大学学报”(2001,24(4):498~502)针对切削实验数据,通过一元线性回归给出了金属陶瓷耐用度广义Taylor公式,在此基础上提出了切削参数的选用原则。中国文献“组合机床与自动化加工技术”(2009,(4):30~35)以切削实验数本文档来自技高网...
一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法

【技术保护点】
一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法,其特征在于:包括以下步骤,(1)、首先确定陶瓷刀具的各项宏观物理性能参数、微观结构参数;(2)、通过理论计算方法,确定陶瓷刀具微观破坏的初始状态值和临界状态值;(3)、确定工件材料的物理性能参数、Johnson‑Cook本构模型参数;(4)、在有限元仿真软件中设定刀具及工件的几何形状,并导入刀具材料、工件材料的各项相关参数;(5)、根据实际加工条件,通过正交实验设计方法确定有限元仿真过程中所采用的切削参数组合,并进行切削仿真;(6)、依据有限元仿真结果,确定刀具应力分布;(7)、将刀具微观破坏与刀具应力分布相结合,对不同切削参数组合下刀具的最大损伤当...

【技术特征摘要】
1.一种断续切削条件下陶瓷刀具切削参数优化方法,其特征在于:包括以下步骤,(1)、首先确定陶瓷刀具的各项宏观物理性能参数、微观结构参数;(2)、通过理论计算方法,确定陶瓷刀具微观破坏的初始状态值和临界状态值;(3)、确定工件材料的物理性能参数、Johnson-Cook本构模型参数;(4)、在有限元仿真软件中设定刀具及工件的几何形状,并导入刀具材料、工件材料的各项相关参数;(5)、根据实际加工条件,通过正交实验设计方法确定有限元仿真过程中所采用的切削参数组合,并进行切削仿真;(6)、依据有限元仿真结果,确定刀具应力分布;(7)、将刀具微观破坏与刀具应力分布相结合,对不同切削参数组合下刀具的最大损伤当量应力值进行计算;(8)、对比刀具的最大损伤当量应力值,取值最小的切削参数组合即为可获取最高的刀具寿命的最优选择;所述步骤(1)具体为:通过查阅文献或通过材料性能以及微观结构的测试和计算,确定刀具材料的密度ρ、弹性模量E、泊松比ν、比热Ct、热导率λt、摩擦系数μ、气孔率P、粒径d;所述步骤(2)具体为:依据连续介质损伤力学,将多轴应力向单轴应力转化,通过推导计算可获得陶瓷刀具材料损伤值表达式:其中D为刀具材料损伤值;P为刀具材料的气孔率;c为刀具材料初始微裂纹长度的一半,认为初始微裂纹长度与刀具材料粒径d相等;对于κ有κ=[(3-ν)/(1+ν)];角度θ取为π/4;μ为可通过实验获取的刀具材料的摩擦系数;对于l*有l*=0.27c;对于l**有l**=0.083c;w为微裂纹间...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔晓斌郭景霞闫艳燕郭强
申请(专利权)人:河南理工大学
类型:发明
国别省市:河南;41

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