(19)中华 人民共和国 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 202111349342.0 (22)申请日 2021.11.15 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 王四宝　王泽华　王时龙　易力力　 赵增亚　 (74)专利代理 机构 重庆航图知识产权代理事务 所(普通合伙) 50247 代理人 胡小龙 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于机床能耗的表面残余应力监测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于机床能耗的表面残 余应力监测方法， 通过分别建立基于机床能耗的 有效切削能耗模型和基于有效切削能的表面应 变能模型， 从而得到机床能耗与表 面应变能之间 的映射关系； 基于特定加工方式确定进给、 横向 两个方向的残 余应力幅值的比例关系， 通过表面 应变能预测两个方向的残余应力幅值预测值， 利 用残余应力正负性预测模型对进给和横向方向 的表面残 余应力的正负性进行预测， 得到进 给和 横向方向的表 面残余应力属性， 最终结合以上模 型实现由机床能耗对表面残余应力 幅值和正负 性的预测， 通过机床能耗对进给和横向方向的表 面残余应力进行实时监测。 本发 明基于机床能耗 的表面残 余应力监测方法， 能够通过机床能耗方 便地监测表面残余应力。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114036847 A 2022.02.11 CN 114036847 A 1.一种基于 机床能耗的表面残余应力监测方法， 其特 征在于： 分别建立基于机床能耗的有效切削能耗模型和基于有 效切削能的表面应变能模型， 从 而得到机床能耗与表面应 变能之间的映射关系； 利用残余应力预测模型对进给方向和横向方向的表面残余应力的特性进行实时预测， 得到进给方向的表面残余应力和横向方向的表面残余应力的正负性以及进给方向的表面 残余应力和横向方向的表面残余应力的幅值之间的比值； 基于进给方向和横向方向的表面残余应力与表面应变能之间的映射关系， 通过机床能 耗对进给 方向和横向方向的表面残余应力进行实时监测。 2.根据权利要求1所述基于 机床能耗的表面残余应力监测方法， 其特 征在于： 平均有效切削功率 和平均切削功率 之间的函数关系为： 其中， Kl和Kc分别是为线性系数和常系数； 基于机床的型号及对应的能耗模型， 机床总功率Pt为平均切削功率 的函数， 即： 结合平均有效切削功率 和平均切削功率 之间的函数关系， 从而得到基于机床能耗 的有效切削能耗模型。 3.根据权利要求2所述基于机床能耗的表面残余应力监测方法， 其特征在于： 基于平均 有效切削能的表面应 变能模型为： 其中， Ps表示表面应 变能， 为平均有效切削功率， Ks为系数。 4.根据权利要求3所述基于机床能耗的表面残余应力监测方法， 其特征在于： 根据弹性 力学定律， 用工件表面 点的应变能密度表示表面应 变能Psur： 其中， σ和 ε分别表示应力和应变； σij和 εij分别为三维空间的主应力和主应变， i,j＝1、 2、 3； δij为Kronec ker符号， 当i＝j时， δij＝1， 当i≠j时， δij＝0； σkk为主应力； E为材料的杨氏 模量； ν 是 材料的泊松比； 简化后， 得到进给 方向和横向方向的表面残余应力与表面应 变能之间的映射关系： 其中， σx和σy分别为进给 方向、 横向方向的表面残余应力； η为缩放系数。 5.根据权利要求4所述基于机床能耗的表面残余应力监测方法， 其特征在于： 所述残余 应力预测模型采用支持向量机模型。 6.根据权利要求4所述基于机床能耗的表面残余应力监测方法， 其特征在于： 利用残余 应力预测模型预测得到进给方向的表面残余应力和横向方向的表面残余应力的正负性以 及进给方向的表面残 余应力和横向方向的表面残 余应力的幅值之 间的比值， 得到进给方向 和横向方向的表面残余应力分别为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114036847 A 2其中， 表示铣削加工中横向进给方向残余应力与进给方 向残余应力比值， SVM(Ps)表示 以表面应 变能为输入的残余应力属性预测结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114036847 A 3