[发明专利]一种切削刀具与高温合金组合加工时的切削参数确定方法

权利要求书

1.一种切削刀具与高温合金组合加工时的切削参数确定方法，该方法基于F.T.Bowden和D.Tabor建立的粘着磨损理论刀具模型中的Archard模型，通过建立该切削刀具与高温合金组合加工时后刀面的磨损模型，同时借助切削试验数据，确定切削高温合金时工件材料与切削刀具磨损面有最小粘着磨损时的切削温度，依据磨损模型获得的切削温度建立不同切削速度与切削进给量的对应关系，确定切削速度与切削进给量，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：基于粘着磨损理论刀具模型中的Archard模型，根据刀具切削高温合金工件过程中刀具、工件的几何关系，在Δt时间间隔内，粘结磨损变化量dW为据此建立切削高温合金刀具后刀面的磨损模型步骤二：根据刀具后刀面磨损模型，确定在使刀具切削高温合金工件粘着磨损量最小时，刀具磨损表面法向压力与切削温度的关系：P＝f(θ)；

步骤三：确定高温合金工件的屈服强度与切削温度的关系σ_s＝f(θ)；

步骤四：在取极小值即时，可得刀具后刀面粘着磨损量最小时对应的切削温度θ；

步骤五：在刀具后刀面粘着磨损量最小即切削温度为θ时，在给定切削深度a_p的情况下，试验在不同进给量f时所对应的切削速度，借助最小二乘法得到当切削温度为θ时切削速度与进给量之间的关系。

2.根据权利要求1所述的一种切削刀具与高温合金组合加工时的切削参数确定方法，其特征在于，所述步骤一中建立切削高温合金刀具后刀面的磨损模型的具体步骤是：

步骤①：Archard模型为W=kPL3σs---(1)]]>

其中，W代表刀具后刀面的磨损量，k代表刀具后刀面的磨损系数，P代表法向载荷，L代表滑动距离，σ_s代表待加工材料的屈服强度；

则单位切削长度的粘着磨损量为：

dWdL=kP3σS---(2)]]>

由于切削长度是切削速度与时间的乘积：

dL＝v_cdt    (3)

因此

dWdt=kPvc3σS---(4)]]>

步骤②：在Δt时间间隔内，粘着磨损变化量dW可以表示为：

dW=bD(h0+dh02)h---(5)]]>

式(5)中b_D代表切削宽度(mm)，γ₀代表刀具前角，h代表磨损厚度，h₀代表磨损宽度；

由于

h=dh0(ctgα0-tanγ0)---(6)]]>

式(6)中α₀代表刀具后角；

因此

dW=bDdh0(ctgα0-tanγ0)(h0+dh02)---(7)]]>

近似得到

dW=bDh0dh0(ctgα0-tanγ0)---(8)]]>

因此：

dWdt=1(ctgα0-tanγ0)bDh0dh0dt---(9)]]>

由于其中a_p为切削深度，κ_r为刀具主偏角，可得：

dWdt=1(ctgα0-tanγ0)apsinκrh0dh0dt---(11)]]>

当给定刀具角度与切削深度时，可得：

dWdt=k2h0dh0dt---(11)]]>

刀具一定时k₂为常数,k2=tanα0(1-tanα0tanγ0)sinκr---(12)]]>

步骤③：将公式(4)带入到公式(11)得到

k2h0dh0dt=kvc3σS---(13)]]>

即h0dh0=kPvcdt3σSk2---(14)]]>

步骤④：对上式进行积分，得到∫h0dh0=∫kPvcdt3σSk2---(15)]]>

得到h022=kPvct3k2σs+C0---(16)]]>

由于在时间t＝0时，h₀＝0，得到C₀＝0，因此得到

h0=(2kPvct3k2σs)12---(17)]]>

公式(17)为切削高温合金刀具后刀面的磨损模型。