[发明专利]一种陶瓷切削温度的确定方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷切削温度的确定方法，包括以下步骤：(1)获取待切削材料的密度ρ、比热容c、弹性模量E和材料单位面积的表面能γ；(2)设置切削速度ν_c、切削深度a_p和进给量f；根据选取的刀具确定刀具主偏角k_r；(3)获取主切削力F_y和车削力在水平基面内的分力F_D；(4)获取切削过程中加工表面的裂纹数目N；(5)依据步骤(1)～(4)中参数确定切削温度T₂。本发明提供了陶瓷切削温度的确定方法，通过确立材料属性、切削力、剪切角、刀具主偏角及机械加工工艺参数等因素与陶瓷切削温度关系，能够有效确定陶瓷切削温度，从而可以提升工件表面加工质量，提高工件加工精度，优化刀具磨损情况，提高生产率。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷切削温度的确定方法，具体属于陶瓷加工技术领域。

背景技术

切削加工中切削热的产生不可避免，切削热直接导致了刀屑接触面温度升高，切削温度是评价切削行为的重要指标之一，它是影响工件表面加工质量、加工精度、刀具磨损的重要因素。切削温度的研究一直是切削加工领域的重要课题。目前，金属等塑性材料切削温度的研究已取得很大进展，针对金属等塑性材料切削温度的研究方法主要有解析法、数值法、热源法等。用解析法或数值法计算切削温度时，不考虑热源状况如何，只依据初始条件、边界条件及热传导规律进行求解。而切削加工中传热的主要特点是热源具有一定的形态和尺寸，但边界条件多是未知量，所以利用传统的解析法或数值法求解切削热问题误差较大，而热源法则具有独到之处。但由于陶瓷材料具有电绝缘、热导率低、脆性大等特点，切削温度测量难度很大。陶瓷等脆性材料与金属等塑性材料切削温度的产生机理有较大差异。虽然金属切削温度理论的研究已取得很大进展，但针对陶瓷等脆性材料切削温度的研究较少。因此研究一种陶瓷切削温度的确定方法，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种陶瓷切削温度的确定方法，能够有效确定陶瓷车削加工时切削温度，优化工件表面加工质量和加工精度。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种陶瓷切削温度的确定方法，包括以下步骤：

(1)获取待切削材料的密度ρ、比热容c、弹性模量E和材料单位面积的表面能γ；

(2)设置切削速度ν_c、切削深度a_p和进给量f；根据选取的刀具确定刀具主偏角k_r；

(3)获取主切削力F_y和车削力在水平基面内的分力F_D；

(4)获取切削过程中加工表面的裂纹数目N；

(5)依据步骤(1)～(4)中参数确定切削温度T₂为：

其中，R为热分配系数；T₀为环境温度；k为常数；φ为剪切角。

前述陶瓷切削温度的确定方法，步骤(2)中，剪切角φ为45°。

前述陶瓷切削温度的确定方法，步骤(3)中，切削力在水平基面内的分力F_D通过以下公式获取：其中，Fx为切深抗力；Fz为进给抗力。

前述陶瓷切削温度的确定方法，步骤(3)中，主切削力Fy、Fx、Fz通过三向切削测力仪在线采集获取。本发明中优选采用9119A型三向测力仪在线采集得到。

前述陶瓷切削温度的确定方法，步骤(4)中，裂纹数目N通过以下步骤获取：利用激光共聚焦显微镜采集氟金云母陶瓷车削表面形貌照片，通过分析切削层截面裂纹数目来确定N的具体数值。