[发明专利]一种碳纤维复合材料的多刃铣削去除率计算方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料多刃铣削去除率计算方法，其特征是，计算方法根据多刃铣刀的几何特征和铣削过程刀具的运动特点，先利用光学显微镜测量多刃铣刀的几何形貌，获取多刃铣刀的几何特征；再通过选定铣削过程中各种加工用量，给出刀具顺铣、逆铣切出材料时的刀齿旋转角计算公式，计算出刀具单位时间内的材料去除率；准确地实现该类刀具材料去除率的计算；计算方法的具体步骤如下：

步骤一：利用光学显微镜测量多刃铣刀的几何形貌，获取多刃铣刀的几何特征；

测量多刃铣刀的单元切削刃刃长ΔS，单元切削刃之间的距离ΔT，刀齿螺旋角β，刀齿升角γ，刀具齿数m，铣刀直径d；

步骤二：设定铣削过程中径向切深a_e，设Φ_st为切入角，表示刀具切入材料时的刀齿旋转角；Φ_ex为切出角，表示刀具切出材料时的刀齿旋转角；切入角和切出角表征了刀具与工件相接触的角度范围；

若铣削过程为顺铣，则有：

若铣削过程为逆铣，则有：

记Φ为刀齿在任意位置时对应的刀齿旋转角；

步骤三：设定铣削过程中的每齿进给量f_z，计算铣削过程中的瞬时切削厚度h_D(Φ)；

铣削过程中每一瞬时切削厚度不等，刀齿在点A处为临界位置，在A点两侧的两个区域的瞬时切削厚度随刀齿旋转角Φ变化的规律不同，因此以A为临界点，分别对两种情况进行解析；

记为max(Φ_st，Φ_ex)，则顺铣中表示切入角，逆铣中表示切出角，由几何关系，得：

步骤四：设定铣削过程的轴向切深a_p，计算每个刀齿在切深范围内沿轴向方向的瞬时切深d_zj，由三角关系可得：

d_zj＝d_sj·cosβ (5)

记j＝0,1,…,m-1为刀齿序号，由于每个刀齿上的微刃之间存在空隙，需要计算每个刀齿上实际参与切削的切削刃的长度d_sj，可表示为：

其中floor为向下取整函数，mod为取余函数；

步骤五：计算每个刀齿的瞬时切削面积A_j；

切削面积A_j等于瞬时切削厚度乘以每个刀齿沿轴向方向的瞬时切深，即：

A_j＝h_D(Φ)·d_zj (7)

在刀具旋转一周的过程中，每个刀齿只在接触工件时才参与切削，因此只需对切削弧长内的瞬时切削面积进行积分，即可得到每个刀齿去除材料的体积V_j；

于是：

步骤六：选定铣削过程的主轴转速N，计算刀具单位时间内的材料去除率Q：

通过上述步骤完成计算刀具单位时间内的材料去除率计算。