山东大学王兵获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利一种超精密切削表面几何形貌及加工精度预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119658471B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510145954.X,技术领域涉及:B23Q17/09;该发明授权一种超精密切削表面几何形貌及加工精度预测方法是由王兵;李鸿路;刘战强;杨宁;吉春辉;赵金富;王赵鑫设计研发完成,并于2025-02-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种超精密切削表面几何形貌及加工精度预测方法在说明书摘要公布了:本发明属于超精密加工技术领域,公开了一种超精密切削表面几何形貌及加工精度预测方法,包括获取加工参数、刀具参数以及材料参数;根据刀具参数建立刀具的切削刃轮廓,根据加工参数和材料参数,计算材料弹性回复导致的轮廓变形量,根据加工参数、刀具参数和材料参数,计算塑性侧流导致的轮廓变形量;基于刀具的切削刃轮廓、材料弹性回复导致的变形量以及塑性侧流导致的变形量,计算不同加工参数下形貌预测模型的修正系数,获得切削表面几何形貌预测模型;对加工参数进行优化修正,预补偿弹塑性变形量,获得最终的切削表面。本发明将刀具切削刃轮廓、弹性回复和塑性侧流综合考虑进入表面形貌模型中,有效提高了微结构表面形貌模型的预测精度。
本发明授权一种超精密切削表面几何形貌及加工精度预测方法在权利要求书中公布了:1.一种超精密切削表面几何形貌及加工精度预测方法,其特征在于,包括以下步骤: 获取加工参数、刀具几何参数以及待切削工件材料的特性参数; 根据刀具几何参数建立刀具的切削刃轮廓,根据加工参数和待切削工件材料的特性参数,计算材料弹性回复导致的轮廓变形量,根据加工参数、刀具几何参数和待切削工件材料的特性参数,计算塑性侧流导致的轮廓变形量; 基于刀具的切削刃轮廓、材料弹性回复导致的变形量以及塑性侧流导致的变形量,计算不同加工参数下形貌预测模型的修正系数,获得切削表面几何形貌预测模型; 对加工参数进行优化修正,预补偿弹塑性变形量,获得最终的切削表面; 根据刀具几何参数建立刀具的切削刃轮廓,具体为: ; 其中,Rideal是刀具的理想切削刃轮廓,∆w是切削刃波纹度幅值; 半径为r的圆弧形刀具的理想切削刃轮廓可由下式计算: ; 刀尖角度为φ的V形尖刀的理想切削刃轮廓可由下式计算: ; 其中,h为切削深度; 由塑性侧流导致的轮廓变形量包括由塑性侧流引起的微槽宽度减小量和由塑性侧流引起的微槽边界处的材料堆积; 最终的切削表面几何形貌预测模型为: 其中,是预测模型关于切削深度的修正系数,是预测模型关于切削速度的修正系数,是预测模型关于工件材料的修正系数; 式中,为切削力导致的弹性回复,为刃口钝圆导致的弹性回复; 对应切削力导致的弹性回复量简化为线性变换,其最大弹性变形量采用下式计算: 式中,是工件所受载荷,是等效弹性模量,是等效球体的半径; 刃口钝圆导致的弹性回复沿微结构截面轮廓各处相同,回弹量采用下式计算: 式中,min是最小切削厚度,为塑性应变量; 根据弹塑性变形理论中的应力应变关系,计算塑性应变量t是工件的屈服强度,E为弹性模量; 由塑性侧流引起的微槽边界处的材料堆积高度的计算公式为: ; 其中,ϑ表示金刚石刀具的等效半顶角; 由塑性侧流引起的微槽宽度减小量的计算公式为: ; 其中,kc是校正系数,km是由材料特性决定的系数,kt是由刀具尺寸决定的系数,Lt是刀具的切削宽度。
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