[发明专利]车用硬脆材料旋转超声加工亚表层损伤深度在线预测方法

摘要

本发明公开了一种车用硬脆材料旋转超声加工亚表层损伤深度在线预测方法，包括步骤：（1）确定有效切削时间和最大切削力；（2）确定刀具端面边缘磨粒的数目及参与切削的一定高度的磨粒数目；（3）确定所选高度的磨粒的总冲量及刀具的总冲量；（4）建立刀具切削力与等效印压深度的理论关系模型；根据测量得到的刀具切削力计算得到等效印压深度；（5）建立亚表层裂纹的最大扩展深度与刀具的等效印压深度的理论关系。本发明可实现对车用硬脆材料旋转超声加工过程中亚表层损伤深度的准确在线预测。

主权项

1.一种车用硬脆材料旋转超声加工亚表层损伤深度在线预测方法，其特征在于，包括步骤：/n（1）确定有效切削时间和最大切削力：对高度为的任一磨粒，根据磨粒的正弦轨迹方程，建立最大切削深度与单个超声振动周期内该磨粒的有效切削时间的关系，根据压痕断裂力学理论，建立最大切削深度与单个超声振动周期内该磨粒的最大切削力的关系；/n（2）确定刀具端面边缘磨粒的数目及参与切削的高度为的磨粒数目：根据刀具的磨粒浓度确定刀具端面边缘的磨粒数目；依据磨粒高度服从正态分布的特征确定参与切削的高度为的磨粒数目；/n（3）确定单个超声周期内高度为的磨粒的总冲量及刀具总冲量：利用步骤（2）中所得参与切削的高度为的磨粒数目，并结合步骤（1）中磨粒的有效切削时间和最大切削力，确定单个超声周期内高度为的磨粒的总冲量；依据磨粒高度服从正态分布的特征及刀具的等效印压深度，确定所有参加切削的不同高度磨粒的总冲量，即为刀具总冲量；/n（4）建立刀具切削力与等效印压深度的理论关系模型：基于刀具切削力和刀具总冲量的关系，以及步骤（1）中最大切削深度和最大切削力的关系，并结合步骤（3）中刀具总冲量的计算公式，建立刀具切削力与等效印压深度的理论关系模型；/n（5）建立亚表层裂纹的最大扩展深度与刀具的等效印压深度的理论关系：根据压痕断裂力学理论，确定最大磨粒的最大切削力与中位裂纹的最大扩展深度的关系，然后结合步骤（1）中最大切削深度和最大切削力的关系，并根据等效印压深度等于参与切削磨粒的最大切削深度，且中位裂纹的最大扩展深度等于亚表层裂纹的最大扩展深度，建立亚表层裂纹的最大扩展深度与刀具的等效印压深度及综合影响系数和之间的理论关系；/n根据步骤（4）得到的等效印压深度，以及综合影响系数和计算得到亚表层裂纹的最大扩展深度，完成所述车用硬脆材料旋转超声加工亚表层损伤深度的在线预测。/n