基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法及系统；其中所述方法，包括：定义工件坐标系；基于工件坐标系，计算出晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子；根据晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子，计算微铣削过程中每个工件姿态下的平均主滑移系Schmid因子；确定最小平均主滑移系Schmid因子所对应的工件姿态，为最佳工件姿态，并在实际加工过程中，根据最佳工件姿态对零件毛坯进行切取，以实现在不改变刀具和工艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。

【技术实现步骤摘要】
基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及晶体材料微铣削性能优化
，特别是涉及基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]微铣削因具有效率高、成本低、材料适用性强、可加工三维复杂微结构等优势，而成为目前微型零件或微型特征的关键制备技术之一。优化加工性能以提高表面质量和加工效率、同时降低微铣削力和刀具磨损，是微铣削的重要发展方向之一。目前的微铣削性能优化手段主要有工艺参数优化和刀具优化，在无法升级设备和提升刀具成本的前提下，优化效果有上限。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法及系统；能够通过优选工件姿态大幅提高微铣削性能，从而提高加工精度和效率、降低成本。
[0005]第一方面，本专利技术提供了基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法；
[0006]基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，包括：
[0007]定义工件坐标系；基于工件坐标系，计算出晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子；根据晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子，计算微铣削过程中每个工件姿态下的平均主滑移系Schmid因子；
[0008]确定最小平均主滑移系Schmid因子所对应的工件姿态，为最佳工件姿态，并在实际加工过程中，根据最佳工件姿态对零件毛坯进行切取，以实现在不改变刀具和工艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。
[0009]第二方面，本专利技术提供了基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化系统；
[0010]基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化系统，包括：
[0011]计算模块，其被配置为：定义工件坐标系；基于工件坐标系，计算出晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子；根据晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子，计算微铣削过程中每个工件姿态下的平均主滑移系Schmid因子；
[0012]姿态确定模块，其被配置为：确定最小平均主滑移系Schmid因子所对应的工件姿态，为最佳工件姿态，并在实际加工过程中，根据最佳工件姿态对零件毛坯进行切取，以实现在不改变刀具和工艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。
[0013]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：
[0014]存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
[0015]处理器，用于运行所述计算机可读指令，
[0016]其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。
[0017]第四方面，本专利技术还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。
[0018]第五方面，本专利技术还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现上述第一方面所述的方法。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]基于晶体材料力学性能各向异性导致的不同方向加工性能不同的特点，实现了基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化，能够在不改变刀具和工艺参数的前提下大幅提高微铣削性能，从而降低加工成本、提高加工效率和精度。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1为实施例一的直角切削坐标系；
[0023]图2为实施例一的晶粒姿态角；
[0024]图3为实施例一的滑移系姿态角；
[0025]图4为实施例一的晶粒取向对滑移面姿态角的影响；
[0026]图5为实施例一的晶粒取向对滑移方向姿态角的影响；
[0027]图6为实施例一的晶粒取向对滑移系Schmid因子的影响；
[0028]图7为实施例一的晶粒取向对主滑移系数量的影响；
[0029]图8为实施例一的晶粒取向对主滑移系Schmid因子的影响；
[0030]图9为实施例一的晶粒取向对主滑移系编号的影响；
[0031]图10(a)和图10(b)为实施例一的主滑移系数量对微切削性能的影响；
[0032]图11(a)和图11(b)为实施例一的主滑移系Schmid因子对微切削性能的影响；
[0033]图12为实施例一的微铣削过程中晶粒瞬时主滑移系Schmid因子的确定；
[0034]图13为实施例一的不同工件姿态下的平均主滑移系Schmid因子。
具体实施方式
[0035]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0036]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0037]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。
[0039]实施例一
[0040]本实施例提供了基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法；
[0041]基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，包括：
[0042]S101：定义工件坐标系；基于工件坐标系，计算出晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子；根据晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子，计算微铣削过程中每个工件姿态下的平均主滑移系Schmid因子；
[0043]S102：确定最小平均主滑移系Schmid因子所对应的工件姿态，为最佳工件姿态，并在实际加工过程中，根据最佳工件姿态对零件毛坯进行切取，以实现在不改变刀具和工艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。
[0044]滑移系：在塑性变形中，单晶体表面的滑移线并不是任意排列的，它们彼此之间或者相互平行，或者互成一定角度，表明滑移是沿着特定的晶面和晶向进行的，这些特定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向。一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系。每个滑移系表示晶体进行滑移时可能采取的一个空间方向。
[0045]Schmid因子：施密特因子，用来描述晶体材料在某一方向的滑移系启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，其特征是，包括：定义工件坐标系；基于工件坐标系，计算出晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子；根据晶粒在微铣削过程中的瞬时主滑移系Schmid因子，计算微铣削过程中每个工件姿态下的平均主滑移系Schmid因子；确定最小平均主滑移系Schmid因子所对应的工件姿态，为最佳工件姿态，并在实际加工过程中，根据最佳工件姿态对零件毛坯进行切取，以实现在不改变刀具和工艺参数的情况下获取最佳的微铣削性能。2.如权利要求1所述的基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，其特征是，所述定义工件坐标系，之前还包括：获取晶粒取向对晶体材料直角微切削性能的影响规律：晶粒取向影响每个滑移系的姿态和Schmid因子，随着主滑移系Schmid因子的增加，微切削力和表面粗糙度均增加；获取工件姿态对微切削性能的影响规律：将多晶材料的微切削过程离散为多个不同晶粒的微切削过程，将多晶材料的微切削加工响应看做单晶微切削响应和晶界微切削响应的叠加，通过优选工件姿态使晶体材料微铣削过程的平均主滑移系Schmid因子最小，以实现降低微铣削力和表面粗糙度的目标。3.如权利要求2所述的基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，其特征是，所述获取晶粒取向对晶体材料直角微切削性能的影响规律，具体包括：定义基坐标系；根据材料微结构特征定义材料基坐标系，并以直角切削方向、厚度方向以及法向为轴建立直角切削坐标系；计算晶粒取向对晶体滑移变形的影响规律；计算晶粒取向对直角微切削性能的影响规律。4.如权利要求3所述的基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，其特征是，所述计算晶粒取向对晶体滑移变形的影响规律，具体包括：确定三个欧拉角的数值；其中，三个欧拉角分别为待切削单晶的晶格相对于直角切削坐标系切削方向的旋转角、俯仰角以及摇摆角；由旋转角和俯仰角，确定滑移面相对于直角切削平面的夹角；由摇摆角，确定滑移方向相对于直角切削方向的夹角；定义滑移面法线和直角切削方向的夹角，根据滑移面法线与直角切削方向的夹角，以及滑移方向与直角切削方向的夹角，计算滑移系在直角切削过程中的Schmid因子m，m值最大的滑移系为主滑移系；计算出每组晶粒取向下的主滑移系数量、主滑移系Schmid因子以及主滑移系编号。5.如权利要求3所述的基于工件姿态优选的晶体材料微铣削性能优化方法，其特征是，所述计算晶粒取向对直角微切削性能的影响规律，具体包括：晶粒取向影响每个滑移系的姿态和Schmid因子，进而影响主滑移系的数量、编号以及Schmid因子，最终影响微切削过程中材料变形行为；随着主滑移系数量从1增大到4，微切削力减小，当主滑移系数量增大到8时，微切削力增大；随着主滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋清华，冀寒松，吕宗凯，刘战强，王兵，杜宜聪，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：