【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧化锆陶瓷加工，具体而言，尤其涉及一种氧化锆陶瓷车削力确定方法。
技术介绍
1、在氧化锆陶瓷加工领域中，对氧化锆陶瓷的切削仍面临问题，其一，氧化锆陶瓷具有高硬度、高脆性的特性，在切削中产生较大的切削力，切削力与裂纹的形成、切削热的产生等都有直接的关系，从而影响表面加工质量、刀具寿命和加工效率。其二，氧化锆陶瓷固有的特性与塑性金属不同，导致切削机理之间的不同，而切削力与切削机理之间有紧密的联系。因此明确切削力与切削机理之间的关系，有助于进一步完善车削氧化锆陶瓷的切削原理和切削力，同时也可以更好的了解其他切削现象。氧化锆陶瓷是典型的硬脆材料，具有高温强度、高硬度、高耐烧蚀性、低热膨胀系数等特点，在生物医学、航空航天等领域中具有广泛的应用。同时车削是常见的典型加工方法，车刀在刀具中最具代表性，其他很多刀具都可以看成车刀的演变和派生形式，并且材料的切削机理与切削力之间互相影响，因此探明车削氧化锆陶瓷的机理和切削力之间的关系，对车削氧化锆陶瓷过程中的表面质量、刀具磨损、切削热等现象的分析具有很重要的指导意义。
2、在氧化锆陶瓷车削过程中，切屑以脆性断裂方式去除，裂纹极限运动速度远大于车削速度，当切屑掉落后，刀具还未进行下一个切削过程，刀具继续前进时刀具与工件之间接触会产生冲击加载现象，类似于断续切削现象，但在目前的研究中均视为连续切削过程，未对氧化锆陶瓷的实际切削机理进行详细的分析。由于冲击加载，导致在接触瞬间切削力很大，过大切削力会对切削现象产生重要的影响。
3、目前研究都集中在切削对切削合力的影响
4、氧化锆陶瓷车削是基于裂纹形成导致的切屑去除，因此需要重点关注裂纹形成的路径，探究切削力与裂纹形成之间的夹角关系更有助于明确脆性断裂过程，所以应结合裂纹形成时与加工表面夹角、切削力与裂纹之间的夹角有助于更好地分析切削机理与切削力的关系。
5、有鉴于此，本专利技术提供一种氧化锆陶瓷车削力确定方法。
技术实现思路
1、根据上述提出的不足，而提供一种氧化锆陶瓷车削力确定方法。本专利技术将切削过程分为冲击加载和静态切削过程，综合复合裂纹最大拉应力理论，考虑裂纹路径、裂纹与前刀面切削力夹角、冲击动荷因数和工件回弹力分量，建立总切向切削力和总法向切削力计算模型，使氧化锆陶瓷车削力的预测更加精确。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、本专利技术提供了一种氧化锆陶瓷车削力确定方法，包括：
4、车削氧化锆陶瓷包括静态切削阶段和冲击加载阶段；
5、计算所述静态切削阶段的前刀面切削合力；
6、计算所述冲击加载阶段的冲击动荷因数，所述冲击动荷因数与所述前刀面切削合力相乘得到冲击力，所述冲击力的方向与所述前刀面切削合力的方向相同，将所述冲击力分解为前刀面切向切削力和前刀面法向切削力；
7、计算后刀面切向力和后刀面法向力；
8、根据所述前刀面切向切削力和所述后刀面切向力计算总切向切削力，根据所述前刀面法向切削力和所述后刀面法向力计算总法向切削力。
9、优选地，所述计算所述静态切削阶段的前刀面切削合力，包括：
10、获取所述静态切削阶段的裂纹角、偏转角、断裂韧性和裂纹长度，根据所述裂纹角、所述偏转角、所述断裂韧性和所述裂纹长度计算临界应力；
11、获取刀具的切削进给速度、切削深度和刀具主偏角，根据所述切削进给速度、所述切削深度和所述刀具主偏角计算切削层宽度和切削层厚度；
12、根据所述临界应力、所述切削层宽度和所述切削层厚度计算所述前刀面切削合力。
13、优选地，所述临界应力按照以下方式计算：
14、
15、其中，为所述临界应力，为所述断裂韧性，为1/2所述裂纹长度，为所述偏转角，为所述裂纹角。
16、优选地，所述根据所述临界应力、所述切削层宽度和所述切削层厚度计算所述前刀面切削合力，按照以下方式计算：
17、
18、其中，为所述前刀面切削合力，为所述临界应力，为所述切削层宽度，为所述切削层厚度，为所述断裂韧性，为所述切削进给速度，为1/2所述裂纹长度，为所述偏转角，为所述裂纹角，为所述切削深度。
19、优选地，所述计算所述冲击加载阶段的冲击动荷因数，包括：
20、获取在所述冲击加载阶段中，所述氧化锆陶瓷与刀具相对运动，所述氧化锆陶瓷与所述刀具间距小于预设值时的相对速度；
21、根据所述相对速度计算所述冲击动荷因数，按照以下方式计算：
22、
23、其中，为所述冲击动荷因数，为所述刀具的材料体积压缩量，为1/2裂纹长度，为偏转角，为裂纹角，为断裂韧性，为所述相对速度，为裂纹与加工表面的夹角，为重力加速度，为刀具前角。
24、优选地，所述前刀面切向切削力按照以下方式计算：
25、
26、其中，为所述前刀面切向切削力，为断裂韧性，为刀具的材料体积压缩量，为切削进给速度，为相对速度，为裂纹角，为1/2裂纹长度，为偏转角，为裂纹与加工表面的夹角，为刀具前角，为切削深度；
27、所述前刀面法向切削力按照以下方式计算：
28、
29、其中，为所述前刀面法向切削力。
30、优选地，所述计算后刀面切向力和后刀面法向力，包括：
31、获取刀具的切削刃边缘半径、所述刀具的材料硬度和刀具间隙角；
32、根据所述切削刃边缘半径和所述材料硬度计算所述氧化锆陶瓷车削后的弹性恢复高度，根据所述弹性恢复高度和所述刀具间隙角计算弹性恢复长度；
33、根据所述弹性恢复高度和所述弹性恢复长度计算由于车削后所述氧化锆陶瓷弹性恢复导致的所述刀具的后刀面与所述氧化锆陶瓷的接触面积；
34、根据所述接触面积计算弹性恢复应力；
35、根据所述弹性恢复应力计算所述后刀面切向力和所述后刀面法向力。
36、优选地，所述弹性恢复高度按照以下方式计算：
37、
38、其中，为所述弹性恢复高度，为第一常数，为所述材料硬度，为所述氧化锆陶瓷的弹性模量，为所述切削刃边缘半径；
39、所述弹性恢复长度按照以下方式计算：
40、
41、其中，为所述弹性恢复长度，为所述刀具间隙角；
42、所述接触面积按照以下方式计算：
43、
44、其中，为所述接触面积，为切削深度，为刀具主偏角；
45、所述弹性恢复应力按照以下方式计算：
46、
47、其中，为所述弹性恢复应力，为第二常数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述计算所述静态切削阶段的前刀面切削合力，包括：
3.根据权利要求2所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述临界应力按照以下方式计算：
4.根据权利要求2所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述根据所述临界应力、所述切削层宽度和所述切削层厚度计算所述前刀面切削合力，按照以下方式计算：
5.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述计算所述冲击加载阶段的冲击动荷因数，包括：
6.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述前刀面切向切削力按照以下方式计算：
7.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述计算后刀面切向力和后刀面法向力，包括：
8.根据权利要求7所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述弹性恢复高度按照以下方式计算：
9.根据权利要求7所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所
10.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述总切向切削力按照以下方式计算：
...【技术特征摘要】
1.一种氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述计算所述静态切削阶段的前刀面切削合力，包括：
3.根据权利要求2所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述临界应力按照以下方式计算：
4.根据权利要求2所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述根据所述临界应力、所述切削层宽度和所述切削层厚度计算所述前刀面切削合力，按照以下方式计算：
5.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷车削力确定方法，其特征在于，所述计算所述冲击加载阶段的冲击动荷因数，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙杨，马廉洁，贾婧，唐本甲，李红双，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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