本(ben)發明涉及刀片切(qie)削(xue)加工，具體而言，涉及一種刀片切(qie)削(xue)槽三維參(can)數化仿真分析方法(fa)。

背景技術：

1、眾所周知，機械制(zhi)造業(ye)在整個國(guo)民(min)經濟中(zhong)(zhong)占(zhan)據重要地(di)位，而金(jin)屬切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)加工(gong)又是(shi)其(qi)最(zui)基本和(he)最(zui)可靠的(de)(de)(de)(de)加工(gong)手段(duan)。金(jin)屬切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)加工(gong)過(guo)程中(zhong)(zhong)，特別(bie)是(shi)半自動化生產(chan)過(guo)程中(zhong)(zhong)，刀(dao)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)幾(ji)何角度和(he)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)用(yong)量(liang)的(de)(de)(de)(de)參(can)數(shu)對于保證加工(gong)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)、提高其(qi)生產(chan)率、減(jian)少成本是(shi)非常重要的(de)(de)(de)(de)。符(fu)合加工(gong)要求的(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)槽可以通過(guo)控制(zhi)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑的(de)(de)(de)(de)形(xing)態來降(jiang)低最(zui)高切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)溫(wen)度、控制(zhi)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)溫(wen)度變(bian)化的(de)(de)(de)(de)幅值(zhi)并影響切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)力的(de)(de)(de)(de)大小。而研究刀(dao)片(pian)(pian)(pian)槽型幾(ji)何形(xing)狀和(he)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)幾(ji)何角度、切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)用(yong)量(liang)參(can)數(shu)之間的(de)(de)(de)(de)適配關(guan)系(xi)，是(shi)降(jiang)低切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)力和(he)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)溫(wen)度并順利排屑，保證刀(dao)片(pian)(pian)(pian)能夠被(bei)正(zheng)確使用(yong)和(he)被(bei)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)材料加工(gong)表(biao)面質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)必要手段(duan)。目前對于刀(dao)片(pian)(pian)(pian)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)槽的(de)(de)(de)(de)設(she)計沒有一種(zhong)可依據的(de)(de)(de)(de)具(ju)體理(li)論方(fang)法(fa)，更沒有將刀(dao)片(pian)(pian)(pian)結構形(xing)式和(he)刀(dao)片(pian)(pian)(pian)材料、物(wu)理(li)特性相關(guan)聯(lian)的(de)(de)(de)(de)具(ju)體方(fang)法(fa)。

技術實現思路

1、本發明的(de)目的(de)在于(yu)提供一種(zhong)刀(dao)片(pian)切(qie)削槽三維參數化仿真分(fen)析方法，以(yi)改善上述(shu)目前對于(yu)刀(dao)片(pian)切(qie)削槽的(de)設(she)計沒(mei)有(you)一種(zhong)可依(yi)據的(de)具(ju)體理論方法，更沒(mei)有(you)將刀(dao)片(pian)結構(gou)形(xing)式和(he)刀(dao)片(pian)材料、物理特(te)性相關聯的(de)問題。

2、為了(le)實現(xian)上(shang)述目的，本(ben)技術實施例提供了(le)如(ru)下技術方案(an)：

3、一(yi)方面，本(ben)技術實施(shi)例(li)提(ti)供了一(yi)種刀(dao)片切削槽三維參(can)數化仿(fang)真分析方法(fa)，所述方法(fa)包括：

4、獲取被(bei)加(jia)工(gong)(gong)材料(liao)的(de)塑(su)性(xing)特(te)征(zheng)，并基于所述被(bei)加(jia)工(gong)(gong)材料(liao)的(de)塑(su)性(xing)特(te)征(zheng)進行被(bei)加(jia)工(gong)(gong)材料(liao)的(de)切削彎(wan)曲斷裂初始設計；

5、基于所述被加工(gong)材(cai)(cai)料(liao)的切(qie)削(xue)彎曲(qu)斷(duan)裂初始設計進(jin)行(xing)切(qie)削(xue)槽(cao)幾何形狀優選，根據所述切(qie)削(xue)槽(cao)幾何形狀優選對常用(yong)切(qie)削(xue)用(yong)量下(xia)被加工(gong)材(cai)(cai)料(liao)的切(qie)削(xue)形態進(jin)行(xing)三維仿真(zhen)，分析得到被加工(gong)材(cai)(cai)料(liao)的切(qie)削(xue)穩定性；

6、獲取被(bei)加工(gong)材(cai)料(liao)切削(xue)(xue)(xue)過(guo)程中的(de)切削(xue)(xue)(xue)溫(wen)度，并基于所(suo)述被(bei)加工(gong)材(cai)料(liao)的(de)切削(xue)(xue)(xue)穩定性和被(bei)加工(gong)材(cai)料(liao)切削(xue)(xue)(xue)過(guo)程中切削(xue)(xue)(xue)溫(wen)度之間的(de)相關性對切削(xue)(xue)(xue)槽三維(wei)參(can)數進行(xing)優化，分析得到最(zui)優的(de)切屑槽三維(wei)參(can)數。

7、可選地(di)，所述(shu)獲取被加工(gong)(gong)材(cai)料的塑性(xing)特征，并(bing)基于所述(shu)被加工(gong)(gong)材(cai)料的塑性(xing)特征進行(xing)被加工(gong)(gong)材(cai)料的切削(xue)彎曲(qu)斷裂初始(shi)設(she)計，包括：

8、基于(yu)切(qie)(qie)削實(shi)驗獲取切(qie)(qie)削厚(hou)度數(shu)(shu)(shu)值(zhi)hch與(yu)被加工材料(liao)上(shang)切(qie)(qie)削層厚(hou)度數(shu)(shu)(shu)值(zhi)hd，并基于(yu)所述(shu)切(qie)(qie)削厚(hou)度數(shu)(shu)(shu)值(zhi)hch與(yu)被加工材料(liao)上(shang)切(qie)(qie)削層厚(hou)度數(shu)(shu)(shu)值(zhi)hd計(ji)算得(de)到切(qie)(qie)削的變形系數(shu)(shu)(shu)；

9、基于切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)實(shi)驗獲取(qu)所述被(bei)加工(gong)(gong)材(cai)料(liao)(liao)在切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)過程(cheng)中經(jing)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽后(hou)的(de)卷(juan)曲(qu)半徑(jing)數(shu)值ρ0，根據(ju)所述卷(juan)曲(qu)半徑(jing)數(shu)值ρ0、切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)厚度(du)數(shu)值hch和切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)變(bian)(bian)形系(xi)數(shu)計算得到所述被(bei)加工(gong)(gong)材(cai)料(liao)(liao)的(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)彎曲(qu)斷裂(lie)數(shu)值，所述被(bei)加工(gong)(gong)材(cai)料(liao)(liao)的(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)彎曲(qu)斷裂(lie)數(shu)值為切(qie)(qie)(qie)屑(xie)在刀(dao)尖切(qie)(qie)(qie)入(ru)被(bei)加工(gong)(gong)材(cai)料(liao)(liao)后(hou)形成，流(liu)入(ru)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽內經(jing)受卷(juan)曲(qu)變(bian)(bian)形，當切(qie)(qie)(qie)屑(xie)端部觸碰(peng)到后(hou)刀(dao)面(mian)時，切(qie)(qie)(qie)屑(xie)又(you)發生反(fan)向彎曲(qu)應變(bian)(bian)，在彎曲(qu)變(bian)(bian)形量高于被(bei)加工(gong)(gong)材(cai)料(liao)(liao)的(de)塑性(xing)極限ε0時發生斷裂(lie)的(de)數(shu)值。

10、可(ke)選地，所述對(dui)常用切削(xue)用量下被(bei)加工(gong)材(cai)料的(de)切削(xue)形(xing)態(tai)進行三維仿真，分析得到被(bei)加工(gong)材(cai)料的(de)切削(xue)穩定性，包括：

11、建立(li)考慮再生效應(ying)的時滯微分方程，并推導出動態切削力與切削參(can)數之間的關(guan)系(xi)式；

12、利用周期函數的(de)傅里葉(xie)級數展開，對(dui)時變的(de)有(you)向切削力系數作近(jin)似處理，將時域穩(wen)定(ding)(ding)性問(wen)題(ti)轉化(hua)為頻(pin)域穩(wen)定(ding)(ding)性問(wen)題(ti)；

13、利(li)用nyqu?i?st穩定性(xing)判據，確定臨界切(qie)削條件(jian)，計算臨界狀態下的軸(zhou)向切(qie)削深(shen)度及其對(dui)應(ying)的主軸(zhou)轉速；

14、通過插值處理(li)繪(hui)制出(chu)穩定(ding)性(xing)葉(xie)瓣圖，根據穩定(ding)性(xing)葉(xie)瓣圖選擇(ze)優化的(de)切(qie)削參數，分析得到被加工材料的(de)切(qie)削穩定(ding)性(xing)。

15、可(ke)選(xuan)地(di)，所(suo)述獲(huo)取被加工材料切削(xue)過(guo)程中(zhong)的切削(xue)溫度，包括：

16、獲(huo)取熱電偶傳感(gan)器實(shi)時監測到的(de)(de)切(qie)削(xue)區域(yu)的(de)(de)溫度數據，所述熱電偶傳感(gan)器為安裝于切(qie)削(xue)工(gong)具或被加工(gong)材料(liao)表面附近的(de)(de)傳感(gan)器；

17、建立切削(xue)(xue)過(guo)程(cheng)的熱(re)仿真模型，并基于刀具、被加工材料、切削(xue)(xue)液及切削(xue)(xue)參(can)數，模擬切削(xue)(xue)過(guo)程(cheng)中(zhong)的熱(re)量分布；

18、基于所(suo)述熱(re)仿(fang)真(zhen)模型(xing)模擬實際的(de)切削過(guo)程，將實際監測到的(de)溫度數據與仿(fang)真(zhen)結果相結合；

19、基于所述仿真(zhen)結果(guo)與(yu)(yu)實(shi)際監測(ce)到(dao)的(de)溫度數(shu)據(ju)相比較，判定熱仿真(zhen)模型(xing)的(de)準確性，若仿真(zhen)結果(guo)與(yu)(yu)實(shi)際監測(ce)到(dao)的(de)溫度數(shu)據(ju)存(cun)在(zai)差異，則調整模型(xing)參數(shu)或改(gai)進仿真(zhen)方法，以提(ti)高模擬的(de)準確性；

20、基于熱(re)仿真模型的結果，獲取切(qie)削(xue)過程中的溫(wen)度(du)分布、熱(re)區大小和熱(re)量轉(zhuan)移情況等信息，進而分析得(de)到所述被加工材料切(qie)削(xue)過程中的切(qie)削(xue)溫(wen)度(du)。

21、第二(er)方面，本(ben)實施(shi)例提供了(le)一種刀(dao)片切(qie)削槽三(san)維參數化仿真分析裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，所述裝(zhuang)置(zhi)(zhi)包(bao)括：

22、第一獲(huo)取(qu)模塊，用于獲(huo)取(qu)被加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)的(de)塑性(xing)特征(zheng)，并基于所述被加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)的(de)塑性(xing)特征(zheng)進行被加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)的(de)切削彎(wan)曲(qu)斷(duan)裂初(chu)始設計；

23、第一(yi)計算模塊，用(yong)(yong)于基于所述(shu)被加(jia)工材(cai)料(liao)的(de)切削(xue)彎(wan)曲斷裂初始設計進(jin)行切削(xue)槽(cao)幾(ji)何(he)形(xing)狀優選，根(gen)據(ju)所述(shu)切削(xue)槽(cao)幾(ji)何(he)形(xing)狀優選對常用(yong)(yong)切削(xue)用(yong)(yong)量下被加(jia)工材(cai)料(liao)的(de)切削(xue)形(xing)態進(jin)行三維仿(fang)真，分(fen)析得到被加(jia)工材(cai)料(liao)的(de)切削(xue)穩定性；

24、第二計算(suan)模塊，用于(yu)獲取被加工材(cai)料切削(xue)過程中的切削(xue)溫(wen)度，并基于(yu)所述被加工材(cai)料的切削(xue)穩(wen)定性(xing)和被加工材(cai)料切削(xue)過程中切削(xue)溫(wen)度之間的相關(guan)性(xing)對切削(xue)槽三維(wei)參數(shu)進(jin)行優化，分析(xi)得到最(zui)優的切屑槽三維(wei)參數(shu)。

25、可選地，所(suo)述第一獲取模塊(kuai)，包括：

26、第(di)一計算單(dan)元，用于(yu)基(ji)于(yu)切削實(shi)驗(yan)獲取(qu)切削厚度(du)數值hch與被(bei)加(jia)(jia)工(gong)材料上切削層厚度(du)數值hd，并基(ji)于(yu)所述切削厚度(du)數值hch與被(bei)加(jia)(jia)工(gong)材料上切削層厚度(du)數值hd計算得到切削的變形系數；

27、第二計算單(dan)元，用于(yu)基于(yu)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)實(shi)驗(yan)獲(huo)取所(suo)述(shu)被(bei)(bei)加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)在(zai)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)過程中經切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽(cao)后(hou)的卷(juan)曲(qu)半徑(jing)數(shu)值(zhi)ρ0，根據所(suo)述(shu)卷(juan)曲(qu)半徑(jing)數(shu)值(zhi)ρ0、切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)厚度(du)數(shu)值(zhi)hch和(he)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)的變(bian)形(xing)(xing)系數(shu)計算得(de)到(dao)所(suo)述(shu)被(bei)(bei)加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)的切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)彎(wan)曲(qu)斷(duan)裂(lie)數(shu)值(zhi)，所(suo)述(shu)被(bei)(bei)加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)的切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)彎(wan)曲(qu)斷(duan)裂(lie)數(shu)值(zhi)為切(qie)(qie)(qie)屑在(zai)刀尖切(qie)(qie)(qie)入被(bei)(bei)加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)后(hou)形(xing)(xing)成，流(liu)入切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽(cao)內經受(shou)卷(juan)曲(qu)變(bian)形(xing)(xing)，當(dang)切(qie)(qie)(qie)屑端(duan)部觸碰(peng)到(dao)后(hou)刀面時(shi)，切(qie)(qie)(qie)屑又發生(sheng)反向彎(wan)曲(qu)應變(bian)，在(zai)彎(wan)曲(qu)變(bian)形(xing)(xing)量高于(yu)被(bei)(bei)加(jia)工(gong)材料(liao)(liao)的塑(su)性極限(xian)ε0時(shi)發生(sheng)斷(duan)裂(lie)的數(shu)值(zhi)。

28、可選地(di)，所述第一計(ji)算模塊，包括：

29、第三計算單元，用(yong)于建(jian)立考慮再(zai)生效(xiao)應的時滯微分(fen)方程，并(bing)推導出(chu)動(dong)態切削力與切削參數之間的關系式；

30、處(chu)理單元(yuan)，用于利用周期函數的(de)傅(fu)里葉(xie)級數展(zhan)開，對時變的(de)有(you)向切削力系數作(zuo)近似(si)處(chu)理，將時域(yu)穩定性問題轉化為(wei)頻域(yu)穩定性問題；

31、第四計算單元，用(yong)于利用(yong)nyqu?i?st穩定性(xing)判據，確定臨界切削條件(jian)，計算臨界狀態下的(de)軸向(xiang)切削深度(du)及其對應的(de)主軸轉速；

32、第五計算單元，用于(yu)通過插(cha)值處理繪制出穩定(ding)性葉瓣圖，根據(ju)穩定(ding)性葉瓣圖選擇優化的切削參(can)數，分析得到被(bei)加工(gong)材料的切削穩定(ding)性。

33、可(ke)選(xuan)地，所述(shu)第二計算(suan)模塊，包括：

34、第一獲取單元，用于(yu)獲取熱電偶傳感(gan)(gan)器(qi)實時監測(ce)到的切(qie)(qie)削(xue)(xue)區域的溫度數(shu)據，所(suo)述熱電偶傳感(gan)(gan)器(qi)為安裝于(yu)切(qie)(qie)削(xue)(xue)工具或被加工材(cai)料表面附近的傳感(gan)(gan)器(qi)；

35、第一構建(jian)單元，用于建(jian)立切(qie)(qie)削(xue)過程的熱仿真模型(xing)，并基于刀具、被加(jia)工材料(liao)、切(qie)(qie)削(xue)液及切(qie)(qie)削(xue)參數(shu)，模擬切(qie)(qie)削(xue)過程中的熱量分布(bu)；

36、第(di)一分析單(dan)元(yuan)，用于(yu)基于(yu)所述熱仿(fang)真(zhen)模(mo)型模(mo)擬實(shi)際的切削過程(cheng)，將實(shi)際監測(ce)到的溫度(du)數(shu)據與(yu)仿(fang)真(zhen)結果相結合；

37、第一判定單元，用(yong)于基于所述仿(fang)真結果與(yu)實(shi)際監測到的(de)溫(wen)度數據相比較，判定熱仿(fang)真模型的(de)準確(que)性，若仿(fang)真結果與(yu)實(shi)際監測到的(de)溫(wen)度數據存在差(cha)異，則調(diao)整模型參數或改(gai)進(jin)仿(fang)真方法，以提高模擬的(de)準確(que)性；

38、第二分析單(dan)元，用于(yu)基(ji)于(yu)熱仿(fang)真模型的結(jie)果，獲取切削過程中的溫度分布、熱區大小和熱量轉(zhuan)移(yi)情況等信息(xi)，進而分析得到所述被加工材料切削過程中的切削溫度。

39、第三(san)方面，本(ben)技術實(shi)施例(li)提(ti)供了(le)一(yi)種(zhong)刀片(pian)切(qie)削槽三(san)維(wei)參(can)數化仿(fang)真分析(xi)設備(bei)(bei)，所述(shu)設備(bei)(bei)包(bao)括存儲器(qi)和處理器(qi)。

40、存儲器用(yong)于(yu)存儲計(ji)算機程(cheng)序；處理(li)器用(yong)于(yu)執行(xing)所述(shu)計(ji)算機程(cheng)序時實現上述(shu)刀片切削槽三維參數(shu)化(hua)仿(fang)真分析(xi)方法的(de)步驟。

41、第(di)四(si)方面，本技術實施例提供了一種介質(zhi)，所述介質(zhi)上存(cun)儲(chu)有計(ji)算機程(cheng)序(xu)，所述計(ji)算機程(cheng)序(xu)被處理器執行時實現上述刀片切削槽三維(wei)參數化仿真分析方法的步驟。

42、本發明(ming)的(de)有益(yi)效果為：

43、本(ben)發明提供(gong)了一種刀(dao)片切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽(cao)(cao)三維(wei)參(can)數(shu)(shu)(shu)化(hua)仿(fang)(fang)真分析(xi)方法、裝(zhuang)置、設備及介質，基于所述被加(jia)(jia)工(gong)材料的(de)塑性(xing)特征進(jin)行被加(jia)(jia)工(gong)材料的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)彎(wan)曲斷(duan)裂初(chu)始設計進(jin)行切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽(cao)(cao)幾何形(xing)狀優選，再通過(guo)對被加(jia)(jia)工(gong)材料切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)程的(de)三維(wei)仿(fang)(fang)真，獲取(qu)得到被加(jia)(jia)工(gong)材料的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)穩定性(xing)。利用被加(jia)(jia)工(gong)材料的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)穩定性(xing)和被加(jia)(jia)工(gong)材料切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)程中(zhong)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)溫(wen)度(du)之間(jian)的(de)相關(guan)性(xing)對切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)槽(cao)(cao)三維(wei)參(can)數(shu)(shu)(shu)進(jin)行優化(hua)，進(jin)而實現將(jiang)刀(dao)片結構(gou)形(xing)式(shi)和刀(dao)片材料、物理特性(xing)等進(jin)行相關(guan)聯，分析(xi)得到最優的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑槽(cao)(cao)三維(wei)參(can)數(shu)(shu)(shu)。

44、本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)(de)其(qi)他(ta)特征和優(you)點將(jiang)在隨后的(de)(de)說明(ming)書闡述，并且，部分地從說明(ming)書中(zhong)(zhong)變得(de)顯而易見，或(huo)者通過實施本(ben)(ben)發(fa)明(ming)實施例(li)了解。本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)(de)目的(de)(de)和其(qi)他(ta)優(you)點可通過在所寫的(de)(de)說明(ming)書、權(quan)利要求書、以及附圖中(zhong)(zhong)所特別(bie)指(zhi)出的(de)(de)結(jie)構來實現和獲得(de)。