【技术实现步骤摘要】
本申请涉及复合材料加工，尤其涉及切削加工损伤深度和工艺参数预测、系统、设备和介质。
技术介绍
1、颗粒增强金属基复合材料具有重量轻、强度高、耐磨损和耐冲击性能好、各向同性、导热和导电性能优越、热膨胀系数低以及尺寸稳定性好、性能可设计等优点，因此该材料在航空航天、武器装备、光学仪器、交通运输工具、电子封装等领域有着广阔的应用前景。颗粒的存在显著提升了材料性能，但是颗粒高硬度大、高脆性等材料特性造成切削加工后已加工表面存在颗粒断裂、颗粒拔出以及脱粘等损伤，已加工表面颗粒损伤深度大且随机不可控，这些损伤会对构件疲劳和使用寿命产生极大影响，因此对已加工表面损伤深度的评估及工艺参数优化是保证颗粒增强金属基复合材料加工质量的重要基础。
2、因此，亟需提出一种颗粒增强金属基复合材料切削加工损伤深度预测及工艺参数优化方法，为优选颗粒增强金属基复合材料切削参数和刀具参数提供技术理论基础，为实现颗粒增强金属基复合材料高质高效加工提供重要保障。
技术实现思路
1、本申请提供了一种切削加工损伤深度和工艺参数预测、系统、设备和介质，至少解决了现有方法对颗粒增强金属基复合材料加工表面损伤深度的预测效率较低的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本申请实施例提供了：一种切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，包括以下步骤：
3、获取待加工材料的参数、刀具参数、切削参数和损伤深度标准阈值；
4、测量待加工材料在切削过程中的切削温度，基于所述待加工材料的参数、所述刀具参数、
5、基于所述待加工材料在切削过程中的切削温度、所述待加工材料和所述刀具之间的摩擦系数以及所述刀具与所述待加工材料中颗粒接触特征角和特征距离，获得已加工材料模型的表面颗粒内部损伤特征参数；其中，所述表面颗粒内部损伤特征参数包括表面颗粒内部裂纹损伤角和表面颗粒内部裂纹扩展长度；
6、基于所述表面颗粒内部裂纹损伤角和所述表面颗粒内部裂纹扩展长度，获得已加工材料模型的损伤深度值；
7、判断所述已加工材料模型的损伤深度是否小于等于损伤深度标准阈值；若是，则将所述刀具的切削参数输出，作为目标切削参数。
8、作为本申请一些可选实施方式，所述待加工材料的参数包括颗粒体积分数和颗粒平均尺寸；所述刀具参数包括刀具前角、刀具切削刃半径和刀具材料硬度；所述切削参数包括切削速度、未变形切屑厚度和切削宽度。
9、作为本申请一些可选实施方式，所述待加工材料和所述刀具之间的摩擦系数满足以下关系式：
10、μ＝f(vp,t)
11、其中，μ表示刀具-工件界面的摩擦系数，t表示目界温度，vp表示复合材料颗粒体积分数，若为金属则该值为0；f表示与温度及颗粒体积分数有关的函数。
12、作为本申请一些可选实施方式，所述刀具与所述待加工材料中颗粒接触特征角包括刀具与颗粒的摩擦角、刀具切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角以及刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角。
13、作为本申请一些可选实施方式，所述刀具与颗粒的摩擦角满足以下关系式：
14、β＝arctan(μ(vp,t))+α
15、其中，β表示所述刀具与所述待加工材料中颗粒摩擦角；
16、μ(vp,t)
17、表示所述待加工材料和所述刀具之间的摩擦系数；α表示刀具前角。
18、作为本申请一些可选实施方式，所述切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角满足以下关系式：
19、
20、其中，αn1表示所述切削刃中心和增强相颗粒中心连线与竖直方向夹角；r表示刀具切削刃半径；r表示增强相颗粒平均尺寸；rhi表示增强相颗粒在刀具切削路径之上的高度。
21、作为本申请一些可选实施方式，所述刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角满足以下关系式：
22、
23、其中，αm1表示所述刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角；π为圆周率值；αn1表示所述切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角。
24、作为本申请一些可选实施方式，所述刀具到颗粒初始接触点到已加工表面距离满足以下关系式：
25、hb＝r-rcosαm1
26、其中，hb表示所述刀具到颗粒初始接触点到已加工表面距离；r表示刀具切削刃半径；αm1表示所述刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角。
27、作为本申请一些可选实施方式，所述表面颗粒内部裂纹损伤角满足以下关系式：
28、cot2(ξ+β+αm1-α)sin2ξ(1+cos2ξ)-
29、2cot(ξ+β+αm1-α)(sin22ξ-cos22ξ-cos2ξ)+sin2ξ(1-3cos2ξ)＝0
30、其中，ξ表示所述表面颗粒内部裂纹损伤角；β表示所述刀具与所述待加工材料中颗粒摩擦角；αm1表示所述刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角；α表示刀具前角。
31、作为本申请一些可选实施方式，所述表面颗粒内部裂纹扩展长度满足以下关系式：
32、
33、其中，lcr表示所述表面颗粒内部裂纹扩展长度；r表示颗粒平均尺寸；htool表示刀具材料硬度；δp0表示颗粒进入刀具后刀面的深度；vp表示增强相的泊松比；ep表示增强相的弹性模量；π为圆周率值；kc表示增强相的断裂韧性；w表示颗粒-基体界面裂纹的初始宽度；λ为颗粒-基体界面裂纹的初始长度；γ表示积分变量。
34、作为本申请一些可选实施方式，所述颗粒进入刀具后刀面的深度满足以下关系式：
35、
36、其中，δp0表示颗粒进入刀具后刀面的深度；π为圆周率值；htool表示刀具材料硬度；r表示颗粒平均尺寸；e*表示刀具和颗粒的复合模量。
37、作为本申请一些可选实施方式，所述刀具和颗粒的复合模量满足以下关系式：
38、
39、其中，e*表示刀具和颗粒的复合模量；υtool表示刀具材料泊松比；etool表示刀具材料弹性模量；vp表示增强相的泊松比；ep表示增强相的弹性模量。
40、作为本申请一些可选实施方式，所述已加工材料模型的损伤深度满足以下关系式：
41、
42、其中，ssd2表示已加工材料模型的损伤深度；lcr表示所述表面颗粒内部裂纹扩展长度；ξ表示所述表面颗粒内部裂纹损伤角；hb表示所述刀具到颗粒初始接触点到已加工表面距离。
43、另一方面，本申请实施例还提供了：一种切削加工损伤深度和工艺参数预测装置，包括：
44、参数获取模块，用于获取待加工材料的参数、刀具参数、切削参数和损伤深度标准阈值；
45、第一计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述待加工材料的参数包括颗粒体积分数和颗粒平均尺寸；所述刀具参数包括刀具前角、刀具切削刃半径和刀具材料硬度；所述切削参数包括切削速度、未变形切屑厚度和切削宽度。
3.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述待加工材料和所述刀具之间的摩擦系数满足以下关系式：
4.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具与所述待加工材料中颗粒接触特征角包括刀具与颗粒的摩擦角、刀具切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角以及刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角。
5.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具与颗粒的摩擦角满足以下关系式：
6.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角满足以下关系式：
7.根据权利要求4所述切削
8.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具到颗粒初始接触点到已加工表面距离满足以下关系式：
9.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述表面颗粒内部裂纹损伤角满足以下关系式：
10.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述表面颗粒内部裂纹扩展长度满足以下关系式：
11.根据权利要求10所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述颗粒进入刀具后刀面的深度满足以下关系式：
12.根据权利要求11所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具和颗粒的复合模量满足以下关系式：
13.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述已加工材料模型的损伤深度满足以下关系式：
14.一种切削加工损伤深度和工艺参数预测装置，其特征在于，包括：
15.一种计算机设备，其特征在于，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现根据权利要求1-13中任一项所述的切削加工损伤深度和工艺参数预测方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现根据权利要求1-13中任一项所述的切削加工损伤深度和工艺参数预测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述待加工材料的参数包括颗粒体积分数和颗粒平均尺寸；所述刀具参数包括刀具前角、刀具切削刃半径和刀具材料硬度；所述切削参数包括切削速度、未变形切屑厚度和切削宽度。
3.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述待加工材料和所述刀具之间的摩擦系数满足以下关系式：
4.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具与所述待加工材料中颗粒接触特征角包括刀具与颗粒的摩擦角、刀具切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角以及刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角。
5.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具与颗粒的摩擦角满足以下关系式：
6.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述切削刃中心和颗粒中心连线与竖直方向夹角满足以下关系式：
7.根据权利要求4所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述刀具切削刃中心和颗粒中心连线与水平方向夹角满足以下关系式：
8.根据权利要求1所述切削加工损伤深度和工艺参数预测方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：印文典，陈清良，朱凯，余泽，方丁，刘陨双，陈伟，赵美佳，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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