[发明专利]基于正交铣削实验的金属材料J-C本构方程获取方法

权利要求书

1.一种基于正交铣削实验的金属材料J-C本构方程获取方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，选取多个不同的铣削参数，分别采用盘铣刀对由待测金属材料制成的工件进行侧刃正交铣削或底刃正交铣削，获取所述多个不同的铣削参数对应的加工历程中预设时刻的进给力F_f、背向力F_t以及剪切角φ_c；所述不同的铣削参数中的铣削参数为所述盘铣刀的进给量t₁和切削速度V；

其中，所述盘铣刀刀片的轴向前角α_p为0°，所述盘铣刀刀片的径向前角α_f为0°；当进行侧刃正交铣削时，所述工件的待铣削面为圆弧面，且所述圆弧面的中心轴与所述盘铣刀的旋转轴重合，当进行底刃正交铣削时，所述工件的待铣削面为扇环形，且所述扇环形的圆心位于所述盘铣刀的旋转轴上；

S2，基于所述多个不同的铣削参数对应的进给力F_f、背向力F_t和剪切角φ_c，获取所述待测金属材料的J-C本构方程；

所述待测金属材料的J-C本构方程中米泽斯流动应力σ_flow通过以下公式获得：

其中，w为切削宽度；

所述待测金属材料的J-C本构方程中有效塑性应变ε_eff通过以下公式获得：

其中，当进行侧刃正交铣削时α₀等于α_p，当进行底刃正交铣削时α₀等于α_f；

所述待测金属材料的J-C本构方程中等效塑性应变率通过以下公式获得：

其中，V为所述盘铣刀的切削速度，当进行侧刃正交铣削时α₀等于α_p，当进行底刃正交铣削时α₀等于α_f；

所述待测金属材料的J-C本构方程中一致温度T^*通过以下公式获得：

其中，T₀为室温温度，T_M为所述金属材料融化温度，F_s为剪切力，η为在剪切区发生的塑性变形功占总变形功的比例，β为传递到工件的热量分数，ρ为工件材料的密度，S为工件材料的比热容，w为切削宽度，当进行侧刃正交铣削时α₀等于α_p，当进行底刃正交铣削时α₀等于α_f。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当对所述待测工件进行侧刃正交铣削时，步骤S1中，所述进给力F_f、背向力F_t通过以下公式获得：

所述剪切角φ_c通过以下公式获得：

其中，t₁为所述盘铣刀的进给量，t₂为切屑厚度；F_x、F_y和F_z分别为三维坐标系中的对应的x向切削力、y向切削力和z向切削力，此时F_z为0；θ_r为切削发生位置相对于y正方向平面的夹角。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当对所述待测工件进行底刃正交铣削时，步骤S1中，所述进给力F_f、背向力F_t通过以下公式获得：

所述剪切角φ_c通过以下公式获得：

其中，t₁为所述盘铣刀的进给量，t₂切屑厚度；F_x、F_y和F_z分别为三维坐标系中的对应的x向切削力、y向切削力和z向切削力；θ_r为切削发生位置相对于y正方向平面的夹角。

4.根据权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述预设时刻为所述多个不同的铣削参数对应的加工历程中任意一个加工历程完成一半的时刻。