[发明专利]一种设定轨迹循环振动切削方法

说明书

本发明提供了一种设定轨迹循环振动切削方法，刀具沿设定路径循环振动，设定路径包括第一切削路段、第二切削路段和回刀路段；第一切削路段与第二路段为直线切削路段，第一切削路段和第二切削路段按照设定夹角移动切削材料；第一切削路段和第二切削路段完成第一次切削后，依照回刀路段循环按照设定夹角移动切削材料。通过本方法切削时，刀具的有效前角和切削速度可为固定值，不需要随刀具振动位置的改变而变化，使得振动切削的效率变高、成本降低，并且这将有助于从切削机理层面揭示间断切削各向异性晶体的脆塑转变机理，同时本切斜路径中的切削路段在切削时平行于切削运动方向，不会出现现有椭圆振动切削中的刀纹现象，从而满足高精度的要求。

技术领域

本发明涉及材料切削领域，尤其涉及一种设定轨迹循环振动切削方法。

背景技术

现有技术对脆性材料进行精密加工时一般选用以下几种方式；

方式一：单点金刚石连续切削，在切削力的作用下连续切削加工后的表面将不可避免地留下小尺度周期性波纹和一定程度的亚表面损伤；

方式二：椭圆振动切削技术，然而，由于椭圆振动切削加工机理的限制，加工表面还将留下垂直于切削方向的振动刀纹，导致获得的脆性材料表面质量相对于传统连续切削工艺更加恶化。此外，椭圆振动切削过程中瞬时切削速度、瞬时切削层厚度、有效刀具前角将随时间不断发生改变，而脆性材料的机械强度通常具有很强的各向异性特征，因此椭圆振动切削脆性材料的脆-硬转变机制十分复杂；

方式三：超精密抛光方法，采用超精密抛光方法难以充分脆性材料的表面损伤，从而难以保证脆性材料平面的精度。

上述方式虽然都可以对脆性材料进行加工，但是在加工时不可避免的会产生波纹、刀纹或表面损伤，或是在切削时切削机制十分复杂，导致效率低下，成本过高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种设定轨迹循环振动切削方法，以解决现有技术中在对脆性材料进行切削加工时，产生波纹、刀纹造成切削效率低下，成本过高的技术问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种设定轨迹循环振动切削方法，其步骤包括：刀具沿设定路径循环振动，所述设定路径包括第一切削路段、第二切削路段和回刀路段；

第一切削路段与第二路段为直线切削路段，所述第一切削路段和所述第二切削路段按照设定夹角移动切削材料；

所述第一切削路段和所述第二切削路段完成第一次切削后，依照所述回刀路段循环按照所述设定夹角移动切削材料。

进一步地，所述设定夹角的角度大于90度。

进一步地，所述设定夹角的角度为100度。

进一步地，所述第一切削路段、第二切削路段和回刀路段形成的轨迹为梯形。

进一步地，所述的刀具的刀尖为圆弧形。

进一步地，当瞬时切削厚度超过加工材料所能承受的临界值时，位于刀尖的圆弧半径中心处的材料通过脆性域去除，位于圆弧半径两侧的材料通过塑性域去除。

进一步地，切削步骤还包括：所述第一切削路段和所述第二切削路段按照设定瞬时切削厚度移动切削材料，所述瞬时切削厚度为加工材料的被切削深度。

进一步地，所述第一切削路段和所述第二切削路段在切削时会产生关键裂纹，所述瞬时切削厚度大于所述关键裂纹的长度。

进一步地，所述关键裂纹的长度的表达式为：

其中，H为硬度，E为杨氏模量，K_ID为动态断裂强度，η₀为动态系数，F_c为主切削力；