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专利号: 2023111958545
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 磨削;抛光
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超声复合振动磨削未变型切屑厚度的计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:以工件右下最远端为原点O,工件进给方向为Y轴方向,垂直于工件进给方向为X轴方向,工件的法向为Z轴方向,构建基础坐标系;

步骤2:分别沿砂轮轴向和工件平面方向添加独立的轴向超声振动和椭圆振动,构建超声复合振动磨削未变型切屑模型,未变型切屑定义为相邻两颗磨粒轨迹所围成的区域;

步骤3:基于磨粒切入工件的深度,构建不同阶段的材料弹塑性变形模型;

步骤4:基于超声复合振动磨削未变型切屑模型和材料弹塑性变形模型计算单颗磨粒未变型切屑厚度;

步骤4中,所述单颗磨粒未变型切屑厚度包括径向切厚ar和法向切厚an,当径向切厚ar和法向切厚an中至少有一个大于零时,磨粒可切除工件材料;当径向切厚ar和法向切厚an均小于零时,磨粒没有切除工件材料,实际单颗磨粒未变型切屑厚度为0;

采用当量切厚acug描述实际单颗磨粒未变型切屑厚度表示为:径向切厚ar和法向切厚an表示为:

其中,aur和aun分别为未考虑弹塑性变形时的未变型切屑厚度,hsx、hsy、hsz分别为x、y、z方向弹塑性变形量;

未考虑弹塑性变形时的未变型切屑厚度aur和aun分别为:aun=lEF

其中,lBC和lEF为两条磨粒间沿x、z方向的距离,βk为磨粒绕过圆心所转过的角度。

2.如权利要求1所述的超声复合振动磨削未变型切屑厚度的计算方法,其特征在于,初始位置时,所述砂轮的中心与坐标原点O重合。

3.如权利要求1所述的超声复合振动磨削未变型切屑厚度的计算方法,其特征在于,所述轴向超声振动的数学表达式为:所述椭圆振动的数学表达式为:和其中,Az、Ax、Ay为超声振动幅度,fz、fxy为超声振动频率,为超声振动相位角。

4.如权利要求1所述的超声复合振动磨削未变型切屑厚度的计算方法,其特征在于,步骤3中,基于磨粒切入工件的深度,将材料的去除过程分为划擦、犁耕和切削三个阶段,各阶段对应的弹塑性变形量为:其中,σe为弹性极限,E为弹性模量,εp为塑性应变,ag为磨粒切入材料深度,agp为临界耕犁深度,agc为临界切削深度。

5.如权利要求4所述的超声复合振动磨削未变型切屑厚度的计算方法,其特征在于,临界耕犁深度agp和临界切削深度agc分别为:agc=crn,

其中,σye为屈服强度,c为经验常数,rn为等效切削刃半径。

6.如权利要求1所述的超声复合振动磨削未变型切屑厚度的计算方法,其特征在于,采用MATLAB仿真计算径向切厚、法向切厚、当量切厚和未变型切屑厚度。