[发明专利]一种基于数字孪生的超声辅助切削表面微织构创建方法

权利要求书

1.一种基于数字孪生的超声辅助切削表面微织构创建方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、搭建超声辅助切削系统，并基于该系统及加工条件构建相应数字孪生体；

其中，构建相应数字孪生体具体为：依据超声辅助切削系统的振动方式构建相对应的三维切削模型，建立物理振动参数与切削模型的一一对应关系，结合机床切削参数，生成超声辅助切削系统的数字孪生体，实现超声振动条件下物理刀尖轨迹与模型刀尖轨迹的映射；

S2、根据需求微织构类型，确定目标微织构，数字孪生体根据该目标微织构的形状及尺寸，结合超声振动切削轨迹及刀具类型，不断优化迭代，反演获得切削参数及超声振动参数；

其中，以布尔运算为基础，建立微织构与切削参数的一一对应关系的表面微织构模型，并根据目标微织构的形状及尺寸，获得表面轨迹曲线，反演获得刀尖切削轨迹，结合超声振动切削轨迹及刀具类型，反演获得切削参数及超声振动参数；

S3、基于反演的切削参数及超声振动参数，指导超声辅助切削系统构建表面微织构；

S4、提取表面微织构形貌特征，并与目标值进行比对，若差异在预设容限范围内，则加工结束，若差异大于预设容限范围，则修正加工参数，重新进行切削加工。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的超声辅助切削表面微织构创建方法，其特征在于：在步骤S1中，组装超声换能器、变幅杆、刀具、能量传输盘、匹配超声电源和振动末端，完成超声振动系统的搭建，并搭配相应的机床系统，从而搭建超声辅助切削系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的超声辅助切削表面微织构创建方法，其特征在于：在步骤S2中，目标微织构由工件服役过程中的实际需求确定，包括润滑作用的表面微织构、疏水性作用的表面微织构和改善摩擦特性的表面微织构。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的超声辅助切削表面微织构创建方法，其特征在于：在步骤S4中，将微织构形貌特征反馈至数字孪生体，依据图像识别算法进行图像处理，根据尺寸评估算法计算微织构大小及尺寸偏差是否在设定的容限范围内，若满足要求，则加工完成，若超过容限，重新规划参数，再次进行切削加工。

5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的超声辅助切削表面微织构创建方法，其特征在于：所述图像识别算法对获取的图像进行特征提取，获得表面轮廓曲线特征，进而得到表面微织构的尺寸表征值。