一种基于材料塑性本构的槽加工铣削力预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于材料塑性本构的槽加工铣削力预测方法，包括以下步骤：步骤一、根据高速铣削试验中采用的铣刀切削刃几何结构、加工几何参数确定在柱坐标下铣削位置θ处作用于切削刃上的铣削力，步骤二、柱坐标下铣削力模型(1)转换为笛卡尔坐标系下的铣削力分量，步骤三、由斜交切削力模型，根据切削工艺几何参数确定铣削力模型(4)中剪切力系数。引入的材料本构模型到切削力预测模型具有一般通用性，适用于所有材料的槽铣削加工，应用热力耦合效应的铣削力模型，并综合考虑不同铣刀几何结构对铣削剪切力和犁切力的影响，提供了铣削力预测的可靠性，解决了缺乏材料属性相关的内在变量，不具备通用性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于材料塑性本构的槽加工铣削力预测方法
本专利技术属于槽铣削加工
，具体涉及一种基于材料塑性本构的槽加工铣削力预测方法。
技术介绍
铣削力关系到切铣削过程中能量消耗和铣削工艺系统的变形，而且对加工表面质量、刀具磨破损等都有直接的影响，是研究高速切削下材料切削性能的一个重要参数，由于高速切削相比于普通切削状态下材料的变形和温度历史有显著的不同，因此其切削力也呈现不同的变化趋势，在高速切削条件下，加工速率高，升温速度快，导致摩擦系数和流动应力都变小，切屑变形系数降低，因此在铣削力的建模中，需要考虑材料变形状态，特别是热力耦合效应，这对于准确预测铣削力是非常重要的。以往的铣削力模型中，仅考虑了切削工艺参数、刀具几何参数和一些通过试验确定的切削常量来表征铣削力模型，尽管这在一定程度上能够预测针对特定的材料给出可行的预测精度，但缺乏材料属性相关的内在变量，不具备通用性，在铣削力的建模中，需要考虑材料塑性变形状态，特别是热力耦合效应，这对于准确预测铣削力是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于材料塑性本构的槽加工铣削力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、根据高速铣削试验中采用的铣刀切削刃几何结构、加工几何参数确定在柱坐标下铣削位置θ处作用于切削刃上的铣削力；/n其三个铣削力分量：切向力F

【技术特征摘要】
1.一种基于材料塑性本构的槽加工铣削力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据高速铣削试验中采用的铣刀切削刃几何结构、加工几何参数确定在柱坐标下铣削位置θ处作用于切削刃上的铣削力；
其三个铣削力分量：切向力Ftk(θ)，径向力Frk(θ)和轴向力Fak(θ)分别表示为



其中，Ktc、Krc和Kac分别为切向、径向和轴向方向的剪切力系数，Kte、Kre和Kae分别为切向、径向和轴向方向的犁切力系数，tcj(θ)是瞬时切削厚度，da是微元；
根据公式(1)可计算在铣削转角θ处的瞬时切削厚度tcj(θ)
tcj(θ)＝fzsinθ(2)
其中，fz为每齿进给量，且fz＝f/Nz，f为进给速度(m/min)，N为刀具转速(rpm)，z为齿数；
步骤二、柱坐标下铣削力模型(1)转换为笛卡尔坐标系下的铣削力分量；
笛卡尔坐标系下的在铣削力分量Fxk、Fyk、Fzk表示为



在x、y、z三个方向上的铣削力分量Fx、Fy、Fz可进一步表示为



步骤三、由斜交切削力模型，根据切削工艺几何参数确定铣削力模型(4)中剪切力系数；
根据铣刀几何结构由斜交切削力模型计算切向Ktc、径向Krc、轴向Kac剪切力系数分别表示为



其中，τ为剪切面上剪切流动应力，ηc是流屑角，i是刃倾角，αn是前角，βn是等效摩擦角，是等效剪切角，sin、cos、tan分别是正弦、余弦、正切符号；
基于切屑在刀尖的动量守恒分析，等效摩擦角βn表示为



其中，ξ为压力分布指数；μ为滑动摩擦系数，正交切削中的剪切角...

【专利技术属性】
技术研发人员：项俊锋，刘道新，李晨，易万军，张晓化，林钰，刘涛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61