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申请/专利权人：东北大学

摘要：本发明提供一种氧化锆陶瓷车削刀具前刀面温度确定方法，属于温度测量技术领域，包括：基于氧化锆陶瓷去除机理，确定产生切削热的热源；建立冲击热源理论模型，计算冲击热源热流强度；建立摩擦热源理论模型，计算摩擦热源热流强度；基于热源法理论，建立刀具前刀面温度分布理论模型，计算氧化锆陶瓷切削刀具前刀面的温度。本发明能够在氧化锆陶瓷车削过程中，确定氧化锆陶瓷的切削热由冲击热源和摩擦热源组成，运用热力学状态方程确定刀具前刀面切削热源，确定切削氧化锆陶瓷时刀具前刀面的切削温度，制定和优化切削工艺参数提升刀具抗磨损能力，为工业上切削硬脆材料选取合适的切削刀具，设置合理的切削参数和发挥刀具的极限切削性能提供参考。

主权项：1.一种氧化锆陶瓷车削刀具前刀面温度确定方法，其特征在于，包括：S1、基于氧化锆陶瓷去除机理，分析切削热的来源，确定产生切削热的热源；S2、建立冲击热源理论模型，计算冲击热源热流强度；步骤S2，具体包括：S21、冲击接触时冲击力具有最大值的特点，通过脆性固体断裂力学建立最大切削力理论模型，计算刀具前刀面与工件冲击接触时的冲击正应力，计算公式如下： ；其中，表示刀具材料的体积压缩模量，表示工件材料的断裂韧性，表示切削线速度，表示裂纹角，表示刀具前角，表示12裂纹长度，表示重力加速度，表示裂纹偏转角，，表示裂纹水平偏转角，表示前刀面切削合力方向与裂纹之间的夹角，裂纹偏转角与前刀面切削合力方向与裂纹之间的夹角的关系如下： ；S22、刀具前刀面受到冲击载荷后被压缩，以内能、体积和压力为参量的高压固体状态方程来描述，反映体积变形功和固体内能之间的关系；由固体的状态方程确定刀具的密度、内能和所受压力之间的关系，如下： ；S23、根据受冲击位置的质量和动量守恒方程式，计算受冲击后刀具前刀面内能变化，计算公式如下： ；其中，表示刀具的初始内能；表示冲击后刀具的内能；表示冲击压力，；表示刀具前刀面初始压力；表示刀具初始比容；表示冲击压缩后刀具比容；S24、计算刀具前刀面受到冲击载荷时，产生的压缩应变，计算公式如下： ；S25、计算刀具前刀面受到压缩应变后高度，计算公式如下： ；其中，表示刀具前刀面受压缩应变前的单位高度；S26、根据质量守恒，受冲击前后物体质量不变，根据公式得到刀具前刀面与工件冲击接触后，计算单位体积部分的刀具密度，计算公式如下： ；由于刀具前刀面初始压力与冲击压力相比很小，故刀具前刀面初始压力可以省略掉；材料的密度与刀具初始比容互为倒数关系；S27、假设冲击热源均匀分布，根据步骤S23中的公式计算出在冲击过程中刀具前刀面单位面积上产生的内能变化，计算公式如下： ；S28、根据已加工表面特征凹坑特点，计算单位时间内刀具前刀面与工件冲击次数，计算公式如下： ；其中，表示特征凹坑开口宽度；表示刀具前刀面与工件冲击的间隔时间；表示工件表面特征凹坑深度；S29、基于步骤S27和步骤S38，计算刀具前刀面形成的冲击热源热流强度，计算公式如下： ；S3、建立摩擦热源理论模型，计算摩擦热源热流强度；步骤S3，具体包括：S31、刀具后刀面受到工件已加工表面弹性恢复的影响，刀具后刀面与工件产生摩擦接触，计算后刀面与已加工表面的切向摩擦力，计算公式如下： ；其中，表示后刀面-工件接触界面的摩擦系数；，均表示常数；表示工件材料硬度；表示工件弹性模量；表示切削刃刃圆半径；表示刀具后角；表示切削深度；表示刀具主偏角；S32、计算单位时间内刀具后刀面与工件已加工表面之间由于摩擦力做功产生的摩擦热，计算公式如下： ；S33、计算车削加工时的切削层厚度和切削层宽度，计算公式如下： ； ；其中，表示切削进给速度；S34、根据刀具后刀面与工件已加工表面之间的接触关系，将长为,宽为的矩形考虑为摩擦热源形状，计算，计算公式如下： ；其中，表示工件已加工表面与刀具后刀面弹性接触长度；S35、假设摩擦热源在接触界面均匀分布，则计算传递到刀具中的摩擦热源比例，计算公式如下： ；其中，表示工件材料的热导率，表示刀具材料的热导率；表示工件材料的热扩散系数，表示刀具材料的热扩散系数；S36、计算刀具后刀面上的热流强度，计算公式如下： ；S4、基于热源法理论，建立刀具前刀面温度分布理论模型，计算氧化锆陶瓷车削刀具前刀面的温度。

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