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龙图腾网获悉燕山大学申请的专利一种适用于软脆材料斜角切削表面的粗糙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：CN116434891B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23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：202310427207.6，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种适用于软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测方法是由张硕设计研发完成，并于2023-04-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种适用于软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种适用于软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测方法，确定金刚石刀具的刃口钝圆半径的平均测量值rn以及金刚石刀具刀尖圆弧半径rε；建立软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测值Ra‑th的数学表达式；分别对圆弧形刀刃轮廓的粗糙度运动学分量Ride、最小切削厚度影响的粗糙度塑性侧流分量p、等效刃口钝圆半径影响的粗糙度弹性回复分量e和基于加工表面相对裂纹长度模型Rc进行求解：将通过步骤三求解得到的Ride、p、e和Rc代入步骤二中Ra‑th的数学表达式进行计算得到软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测值Ra‑th，采用本方法使预测结果在塑性区和脆性区都保持较高的预测精度。

本发明授权一种适用于软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测方法在权利要求书中公布了：1.一种适用于软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一、确定金刚石刀具的刃口钝圆半径的平均测量值rn以及金刚石刀具的刀尖圆弧半径rε，步骤为： 101，采用原子力显微镜获取金刚石刀具刃口的三维检测形貌图； 102，在所述的三维检测形貌图中沿垂直于金刚石刀具切削刃方向作多条垂线得到对应每条垂线的刃口尖端的横截面数据，然后分别采用横截面数据对金刚石刀具的刃口钝圆半径进行最小二乘法圆弧拟合得到圆弧拟合结果； 103，将多个圆弧拟合结果的平均值作为该金刚石刀具的刃口钝圆半径的平均测量值rn； 104，采用光学显微镜检测得到金刚石刀具的刀尖圆弧半径并对刀尖圆弧进行拟合，得到金刚石刀具的刀尖圆弧半径rε； 步骤二、建立软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测值Ra-th的数学表达式： Ra-th＝Ride+k0p-e+Rc1 式中Ride是圆弧形刀刃轮廓的粗糙度运动学分量；k0是粗糙度转换系数，取值0.2566，无量纲；p是最小切削厚度影响的粗糙度塑性侧流分量；e是等效刃口钝圆半径影响的粗糙度弹性回复分量；Rc是基于加工表面相对裂纹长度模型Cre-obl的粗糙度缺陷分量； 步骤三、分别对Ride、p、e和Rc进行求解： 其中，圆弧形刀刃轮廓的粗糙度运动学分量Ride求解表达式如下： 式中：建立工件坐标系XYZ和斜角坐标系X′Y′Z′，其中斜角坐标系由工件坐标系绕着Z轴逆时针旋转刃倾角λs角度后得到，工件坐标系和斜角坐标系的原点都是O点，O点位于相邻两刀痕相交的波峰位置，Z轴和Z′轴重合，为切削深度方向；X轴沿刀具的进给量方向，Y轴垂直于X轴；X′轴为沿刀具倾斜刃倾角后的切削刃方向，Y′轴垂直于X′轴；式中是在工件坐标系中被加工工件理想表面轮廓平均中线的Z轴坐标值；f是刀具每转的进给量；x是沿进给量方向在工件坐标系中的被加工工件理想表面轮廓的X轴坐标值；zx是单周期理想加工表面轮廓的表达式，表达式如下： 式中rε是刀尖圆弧半径，λs是刀具刃倾角，x是沿进给量方向的被加工工件理想表面轮廓的X轴坐标值；x′是在斜角坐标系中的被加工理想表面轮廓的X′轴坐标值； 最小切削厚度影响的粗糙度塑性侧流分量p求解表达式如下： p＝Vbkp4 式中Vb是单位切削长度可能形成塑性侧流的未去除材料体积，Vb的表达式如下 式中θ是参与切削的刀尖圆弧对应的圆心角；rε是刀尖圆弧半径；λs是刀具刃倾角；hmin是软脆材料的最小切削厚度；kp是塑性侧流的比例系数，表达式如下： 式中a0、b0、c0、d0是刃倾角相关的系数，分别为1.139、-0.4524、-0.005345和3.665；a1、b1、c1、d1是进给量相关的系数，分别为1.645、0.1161、5.121和-1.22，kobl为刃倾角相关的塑性测流比例系数，kf为进给量相关的塑性测流比例系数； 粗糙度弹性回复分量e的求解表达式如下： 式中k1是和刀刃形状相关的常系数，取值8.1，无量纲；H是材料的硬度；E是材料的弹性模量；rn是金刚石刀具的刃口钝圆半径； 构建含有二次项的指数函数描述粗糙度的裂纹缺陷分量Rc，表达式如下： 式中R,M,N是拟合系数，无量纲，其中R取值＝0.40467,M取值-0.20266,N取值-3.30368；Cre-obl是加工表面相对裂纹长度模型，表达式如下： 式中rε是刀尖圆弧半径，f是进给量；在切削轮廓脆塑转变临界点T点处分为脆性区和塑性区，T点处对应的未变形切屑厚度是材料的脆塑转变临界处的切深dc，具体表达式如下： 式中H是材料的硬度；E是材料的弹性模量；KIC是材料的断裂韧性，zc-obl是在切削轮廓脆塑转变临界点T点处产生初始中介裂纹在工件坐标系XYZ中的纵坐标，即T点对应在Z轴上的坐标；其中O1和O2是相邻两次进给时刀具的刀尖圆弧半径对应的圆心位置，O1是前一次进给时刀尖圆弧半径在工件坐标系下对应的圆心位置，O2是后一次进给时刀尖圆弧半径对应的圆心位置；Cm-h-obl是斜角切削中受静压力场影响的中介裂纹绝对长度，具体表达式如下： 式中η0是无量纲比例常数，取值为0.006±0.0005；Fc-0是主切削力；σh-obl是脆塑转变临界切深dc处静压力；KIC是材料的断裂韧性；H是材料的硬度；E是材料的弹性模量；x是沿进给量方向被加工工件理想表面轮廓的X轴的坐标值； 步骤四、将通过步骤三求解得到的Ride、p、e和Rc代入步骤二中Ra-th的数学表达式进行计算得到软脆材料斜角切削表面的粗糙度预测值Ra-th。

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