高精度單點(diǎn)金剛石車削加工中切削力的預(yù)測模型

高精度單點(diǎn)金剛石車削加工中切削力的預(yù)測模型

本文提出了一種基于有限級(jí)數(shù)收斂方案的數(shù)學(xué)模型，并從切削力本構(gòu)方程出發(fā)，推導(dǎo)出單點(diǎn)金剛石工具(SPDT)尖端的最大切削力。在預(yù)測分析之前，用超高精度機(jī)器對(duì)單晶硅工件的菱形轉(zhuǎn)動(dòng)單元進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)。其他用于信號(hào)監(jiān)測和調(diào)節(jié)的支持裝置包括使用一個(gè)Kistler力傳感器，一個(gè)模擬數(shù)字(AD)傳感器用于數(shù)據(jù)采集和一個(gè)信號(hào)放大器單元。從傳感器插入到工具的尖端，對(duì)切削力進(jìn)行的模擬間隔固定為1毫米。

模型中的其他三個(gè)參數(shù)變量包括工具長度、寬度和應(yīng)變效果。該模型主要在動(dòng)態(tài)和預(yù)測組件下運(yùn)行。該模型假設(shè)包括:1）所有實(shí)驗(yàn)的邊緣半徑不變；2）切削刃的表面紋理不變；3）應(yīng)變效應(yīng)隨動(dòng)態(tài)量而變化；4）在脆性系統(tǒng)中進(jìn)行硅的加工。該預(yù)測模型的非均質(zhì)模式隨著切削參數(shù)的變化而變化，在刀具尖端位置的一致性結(jié)果收斂，這就產(chǎn)生了每個(gè)實(shí)驗(yàn)的峰值切割力，除非在切割剖面上的力是恒定的，這種觀測證明了該預(yù)測模型的有效性。

切割實(shí)驗(yàn)過程采用的切削參數(shù)包括切割深度、進(jìn)料速度和切削速度。研究結(jié)果表明，切削力的恒常性與相對(duì)較小的切削力大小有很強(qiáng)的聯(lián)系，在其他因素中產(chǎn)生了非常小的應(yīng)變效應(yīng)。切割深度對(duì)實(shí)驗(yàn)切削力的測定具有最強(qiáng)的影響，其次是進(jìn)料速度和切削速度。

刊名：African Journal of Science,Technology,Innovation and Development（英）

刊期：2017年第2期

作者：M.K.O.Ayomoh

編譯：杜桂枝