(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210651643.7 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 宋清华　冀寒松　曹诚　刘战强　 王兵　杜宜聪　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 黄海丽 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 晶体金属材 料微铣削性能预测方法及系统 (57)摘要 本发明公开了晶体金属材料微铣削性能预 测方法及系统； 其中所述方法包括： 获取初始工 况； 计算切削刃运动轨迹； 计算当前时刻的未变 形切屑厚度； 通过对当前工况的晶粒尺度直角微 切削仿真， 得到平均材料变形量和平均直角微切 削力随未变形切屑厚度的变化规律； 根据所述变 化规律和当前时刻未变形切屑厚度， 计算出当前 未变形切屑厚度下的平均材料变形量和平均直 角微切削力； 根据平均直角微切削力， 确定实际 工艺中进给方向微铣削力和法向微铣削力； 根据 平均材料变形量和切削刃运动轨迹， 确定微铣削 过程中的实际加工表面坐标； 判断铣削是否完 成， 若完成， 则根据实际加工表面坐标， 提取侧壁 坐标， 计算出表面 粗糙度。 权利要求书2页 说明书8页 附图8页 CN 115035964 A 2022.09.09 CN 115035964 A 1.晶体金属材 料微铣削性能预测方法， 其特 征是， 包括： 获取初始工况； 计算切削刃运动轨 迹； 计算当前时刻的未变形切屑厚度； 通过对当前工况的晶粒尺度直角微切削仿真， 得到 平均材料变形量和平均直角微切削力随未变形切屑厚度的变化 规律； 根据所述变化规律和当前时刻未变形切屑厚度， 计算出当前未变形切屑厚度 下的平均 材料变形量和平均直角微切削力； 根据平均直角微切削力， 确定实 际工艺中进给方向微铣削力和法向微铣削力； 根据平 均材料变形量和 切削刃运动轨 迹， 确定微 铣削过程中的实际加工表面 坐标； 判断铣削是否完成， 若完成， 则根据实际加工表面坐标， 提取侧壁坐标， 计算出表面粗 糙度。 2.如权利要求1所述的晶体金属材料微铣削性 能预测方法， 其特征是， 通过对当前工况 的晶粒尺度直角微切削仿真， 得到平均材料变形量和平均直角微切削力随未变形切屑厚度 的变化规律； 具体包括： 根据初始工况信息和未变形切屑厚度的变化规律建立不同未变形切屑厚度下的晶粒 尺度微结构模型和晶粒尺度直角微切削仿真模型； 通过晶粒尺度直角微切削仿真得到不同未变形切屑厚度下的厚度方向因刀具作用而 导致的平均材 料变形量和平均直角微切削力； 建立平均材料变形量 和平均直角微切削力 随未变形切屑厚度的变化规律曲 线 变化规律 曲线 结合切削刃轨迹计算方程， 得到微铣削过程中的实际加工表面坐 标， 再提取侧壁 坐标即可构建已加工侧壁轮廓， 从而计算出表面 粗糙度。 3.如权利要求1所述的晶体金属材料微铣削性 能预测方法， 其特征是， 根据所述变化规 律和当前时刻未变形切屑厚度， 计算出当前未变形切屑厚度下的平均材料变形量和平均直 角微切削力； 具体包括： 基于变化规律曲线 和当前时刻t的瞬时未 变形切屑厚度 Hc， 通过插值的方 式得到当前时刻下的平均材料变形量 和平均直角微切削 力 4.如权利要求1所述的晶体金属材料微铣削性 能预测方法， 其特征是， 根据平均直角微 切削力， 确定实际工艺中进给方向微铣削力和法向微铣削力； 具体包括： 根据微铣削工艺和 直角微切削的映射关系， 确定平面应变状态下二维微铣削力Fx′、 Fz′和平均直角微切削力 的对应关系； 根据平均直角微切削力， 确定实际工艺中进给方向微铣削力 和法向微 铣削力。 5.如权利要求1所述的晶体金属材料微铣削性 能预测方法， 其特征是， 计算切削刃运动 轨迹； 具体包括： 建立切削刃尖端轨迹计算方程； 根据切削刃尖端轨迹计算方程， 计算切削 刃运动轨 迹。 6.如权利要求1所述的晶体金属材料微铣削性 能预测方法， 其特征是， 计算当前时刻的 未变形切屑厚度； 具体包括： 建立未变形切屑厚度预测方程； 根据未变形切屑厚度预测方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115035964 A 2程， 计算每 个时刻的未变形切屑厚度。 7.如权利要求1所述的晶体金属材料微铣削性能预测方法， 其特征是， 获取初始工况； 其中， 所述初始工况， 包括： 刀具参数、 工艺参数、 材料真实微结构信息和刀工配置信息； 其 中， 刀具参数， 具体包括： 刀 具前角、 刀具后角、 刀具刃口半径、 刀具直径； 工艺参数， 具体包 括： 轴向切削深度、 主轴转速、 进给速度； 材料真实微结构信息， 具体包括： 晶粒尺 寸分布、 晶 粒取向分布、 晶界取向差分布； 刀工配置信息， 具体包括： 刀工摩擦系数。 8.晶体金属材 料微铣削性能预测系统， 其特 征是， 包括： 获取模块， 其被 配置为： 获取初始工况； 轨迹计算模块， 其被 配置为： 计算切削刃运动轨 迹； 厚度计算模块， 其被 配置为： 计算当前时刻的未变形切屑厚度； 仿真模块， 其被配置为： 通过对当前工况的晶粒尺度直角微切削仿真， 得到平均材料变 形量和平均直角微切削力随未变形切屑厚度的变化 规律； 平均材料变形量和平均直角微切削力计算模块， 其被配置为： 根据所述变化规律和当 前时刻未变形切屑厚度， 计算出当前未变形切屑厚度下的平均材料变形量和平均直角微切 削力； 确定模块， 其被配置为： 根据平均直角微切削力， 确定实际工艺中进给方向微铣削力和 法向微铣削力； 根据平均材料变形量和切削刃运动轨迹， 确定微铣削过程中的实际加工表 面坐标； 判断模块， 其被配置为： 判断铣削是否完成， 若完成， 则根据实际加工表面坐标， 提取侧 壁坐标， 计算出表面 粗糙度。 9.一种电子设备， 其特征是， 包括： 存储器， 用于非暂时性存储计算机可读指令； 以及处 理器， 用于运行所述计算机可读指令， 其中， 所述计算机可读指令被所述处理器运行时， 执 行上述权利要求1 ‑7任一项所述的方法。 10.一种存储介质， 其特征是， 非暂时性地存储计算机可读指令， 其中， 当所述非暂时性 计算机可读指令由计算机执 行时， 执行权利要求1 ‑7任一项所述方法的指令 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115035964 A 3