申请/专利权人：哈尔滨理工大学

申请日：2023-07-26

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117862578A

主分类号：B23C9/00

分类号：B23C9/00;G06F30/23;G06F17/11;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种铣削钛合金TC4工件刀齿应力波能量解算方法，根据已有关于应力波特性的解算方法大多针对于不同岩石节理及爆炸应力波等方面，对于铣削过程中应力波的传播特性及应力波作用下刀齿后刀面产生的能量演变机制有待揭示，在高效铣削过程中，采用加工工件内部质点逐个解算方法，将通过一维弦线理论构建的摩擦应力波波动方程转化为振动波源方程，得出在摩擦力作用下的波源振动方程，实现对在外力作用下的应力波叠加状态的准确描述，并对叠加质点的强度进行了分析，并针对高效铣削过程中的刀齿后刀面的能量波动，构建了能量解算方程，能够计算出相对应位置应力波能量的理论值，解算出摩擦应力波能量在铣刀刀齿中的动态变化特性。

主权项：1.一种铣削钛合金TC4工件刀齿应力波能量解算方法，特征在于：S1、已加工工件内部质点间应力的约束，使其组件内部处于稳定状态，约束已加工工件质点间的应力属于内力作用，在未收到外力作用时内部结构处于稳定状态；S2、对已加工工件表面通过刀齿上刀面施加外力作用，工件内部的质点在外力作用下产生位移，与相邻质点之间产生应力，造成了应力的传递，由于介质质点具有惯性，使某相邻质点运动滞后，外载荷在表面上的扰动就这样在介质中由近及远地传播出去而形成应力波；S3、已加工工件内部的质点在外力作用下形成应力波，几个波源产生的应力波在同一介质中传播，且同时作用于工件中的同一个质点时，则应力波在已加工工件内部形成应力波的叠加，对于弹性波而言，由于皆为线性波，其波源的相互作用满足线性叠加原理；S4、对于铣削过程中第三变形区应力波的传分播过程实质上是研究在铣削过程中刀齿后刀面与加工过渡表面之间摩擦的质点的扰动过程；随着切削过程的不断深入，铣刀与工件的相互作用使得刀齿从完整状态直至发生剥落从而上边界产生，之后随着工件材料被切除过程的发生，通过分析发现其等效应力的变化进而给出下边界依据，因此选取刀齿后刀面的四个特征点，提取在摩擦力作用下的正应力；为了使得仿真结果更加准确，工件采用绝对尺寸的网格划分方式时，步距不超过工件网格单元最小单元尺寸的13，得到铣刀刀齿后刀面特征点位置及应力波传播，通过计算给出四个特征点位置的传播路径的摩擦应力，为后续刀齿后刀面的能量解算做准备，选取不同时刻条件下，即刀齿切入工件所达到有效切削周期的瞬时接触角度进行划分为五个瞬时接触角，为此根据不同条件下的参数对应力波传播的影响给出应力波能量的计算方法并研究其影响特性；铣削过程中由于外载荷的作用引起质点位置发生扰动形成应力波，并以此形式向刀齿内部传播，根据应力波理论，基于一维弹性应力波P波能量解算方法求解应力波在传播过程中引起的弹性能；由于应力波传播过程中所产生的动能与势能相同，对于刀齿内部质点扰动以波的形式传播，在能量传递上其动能与势能是相同的，故传播过程中总能量为弹性能与动能之和；由此应力波传播的总能量为： 方程式中：σij为单元体应力；E为材料的弹性模量；根据上式应力波能量解算方法分别对四个特征点位置处应力波能量进行解算，特征点三位置由于在切削刃上，区别于刀齿特征点一在考虑刀齿安装角度作用，在加工时最先接触工件参与切削的刀工接触区质点应力高于其它特征点位置，随着时间的推移，刀齿后刀面与加工过渡表面之间摩擦愈加剧烈致使摩擦区域内特征点二位置与特征点四位置处应力相较于切削刃上特征点小，因此能量相比于其它位置处有所下降；所述已加工工件为钛合金TC4工件；所述应力波为已加工工件表面施加外力时的振动状态和振动相位信息的传播。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨理工大学 一种铣削钛合金TC4工件刀齿应力波能量解算方法

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