[发明专利]一种超精密动态切削加工过程的三维形貌仿真方法

权利要求书

1.一种超精密动态切削加工过程的三维形貌仿真方法，其特征在于，包括：

获取加工件的几何模型，并获取对刀具预先设置好的每一转的进给量作为预设进给量；

根据所述加工件的几何模型建立加工件表面粗糙度与所述预设进给量间的几何关系，确定刀具的刀尖圆弧半径；

按照仿真离散时间间隔获取当前时刻的进给量作为当前进给量，并根据所述当前进给量和所述刀具的刀尖圆弧半径构建加工件的理论形貌轮廓；

计算所述加工件在侧向塑流影响下的轮廓高度作为实际轮廓高度；

获取加工件表面粗糙度，并基于所述实际轮廓高度对所述理论形貌轮廓进行调整，构建加工件的实际形貌轮廓；

所述一种超精密动态切削加工过程的三维形貌仿真方法还包括：

获取动态切削过程中加工件每分钟的有效去除面积；

获取加工件的去除面积与轴向切削力的相关系数作为轴向切削力相关系数，基于所述有效去除面积和所述轴向切削力相关系数计算轴向切削力；

获取加工件的去除面积与径向切削力的相关系数作为径向切削力相关系数，基于所述有效去除面积和所述径向切削力相关系数计算径向切削力；

其中，计算所述轴向切削力的公式为：

F_z＝λ_c1*S_c，其中，F_z表示轴向切削力，λ_c1表示轴向切削力相关系数，S_c表示加工件的有效去除面积；

计算所述径向切削力的公式为：

F_y＝λ_c2*S_c，其中，F_y表示径向切削力，λ_c2表示径向切削力相关系数，S_c表示加工件的有效去除面积；

所述一种超精密动态切削加工过程的三维形貌仿真方法还包括：

考虑弹性恢复的影响，通过获取加工件的材料硬度、与加工件的材料属性相关的弹性恢复系数、加工件的材料弹性模量和切削加工刀具的锋利度，计算加工件表面的弹性恢复量，其计算公式具体为：

其中，n₁表示加工件表面的弹性恢复量,H表示与加工件的材料属性相关的弹性恢复系数，K表示加工件的材料硬度，r_n表示切削加工刀具的锋利度，E表示加工件的材料弹性模量；

所述获取动态切削过程中加工件每分钟的有效去除面积，包括：

获取主轴每分钟的转速、刀具每一转的进给量、加工件切削位置的圆弧半径和切削深度，通过加工件有效去除面积计算公式计算得到加工件每分钟的有效去除面积；

所述加工件有效去除面积计算公式具体为S_c＝n*π*D*f*w，其中，S_c表示加工件每分钟的有效去除面积，n表示主轴每分钟的转速，D表示加工件切削位置的圆弧半径，f表示刀具每一转的进给量，w表示切削深度；

所述获取加工件表面粗糙度，并基于所述实际轮廓高度对所述理论形貌轮廓进行调整，构建加工件的实际形貌轮廓，包括：

调用实际形貌轮廓计算公式对所述加工件表面粗糙度、所述实际轮廓高度和所述理论形貌轮廓进行计算，构建加工件的实际形貌轮廓；

所述实际形貌轮廓计算公式具体为：其中，z_1(x)表示加工件的实际形貌轮廓，z_(x)表示加工件的理论形貌轮廓，R_p表示实际轮廓高度，R_th表示加工件的表面粗糙度，n1表示加工件表面的弹性恢复量；

所述一种超精密动态切削加工过程的三维形貌仿真方法还包括：

通过刀具每一转的进给量和刀具的刀尖圆弧半径，计算得到加工件的表面粗糙度，其计算公式具体为：

其中，R_th表示加工件的表面粗糙度，f表示刀具每一转的进给量，r_e表示切削加工刀具的刀尖圆弧半径。