面向難加工材料鈦合金的螺旋銑孔切削參數(shù)優(yōu)化
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：鈦合金是一種難加丁材料，由于材質(zhì)強(qiáng)度高、熱傳導(dǎo)率低、高溫條件下化學(xué)活性高等特性，在鉆孔過程中易出現(xiàn)川口毛刺、刀具易磨損、切削力大以及孔表面粗糙等質(zhì)量缺陷。其中，孔徑表面粗糙是常見的質(zhì)量缺陷，但其由于獨(dú)特的抗腐蝕性、耐溫、輕質(zhì)、韌性好、原材料豐富等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于航空航天、艦艇船舶、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)％領(lǐng)域1。螺旋鐵孔(Helical milling hole,HMH)作為一種新型精湛丁藝，廣泛用于高端制造業(yè)，尤其對(duì)于鈦合金等難加丁材料是一種丁藝?yán)?，最早由TeNshrff教授在1994年提出，一般分為便捷式和自動(dòng)HMH裝置2。對(duì)于HMH切削技術(shù)，國(guó)外學(xué)者有較深人的研究:Whirmem等3對(duì)HMH技術(shù)進(jìn)行了闡述并實(shí)證波音飛機(jī)上的應(yīng)用;Ni等4基于HMH加工機(jī)理提出在動(dòng)力學(xué)方面的研究;Denkena等5針對(duì)鈦合金板材疊層結(jié)構(gòu)研究了T.藝參數(shù)對(duì)切削力及孔徑精度的影響規(guī)律;Fangmann等6通過大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)HMH技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)切削具有切削力小、切削溫度低及毛刺少等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)江躍東等7對(duì)鈦合金孔壁表面完整性的影響規(guī)律進(jìn)行了研究;王豐超等8研究了 HMH 丁藝參數(shù)對(duì)于孔加丁質(zhì)量的影響。針對(duì)參數(shù)優(yōu)化問題，國(guó)內(nèi)外較多學(xué)者采用單策略或單算法，如正交試驗(yàn)法'模擬退火算法9、遺傳算法1(]\粒子群優(yōu)化算法_11_進(jìn)行了深人研究;但也有學(xué)者采用多種組合改進(jìn)算法，如Chen等f將H00KE-JEEVES模式搜索與模擬退火算法進(jìn)行了結(jié)合。Saravanan等13采用模擬退火算法和遺傳算法對(duì)切削用量進(jìn)行研究;謝書童等14采用基因修復(fù)與懲罰函數(shù)兩種策略解決車削參數(shù)優(yōu)化問題。此外，在切削參數(shù)優(yōu)化方面也有新研究，如Yan等15首次將切削能耗考慮在內(nèi)，利用灰色關(guān)聯(lián)分析和曲面響應(yīng)法對(duì)其進(jìn)行尋優(yōu)。作者針對(duì)難加工材料鈦合金HMH切削參數(shù)優(yōu)化問題，采用帕累托遺傳算法和正交試驗(yàn)法兩種策略解決切削參數(shù)優(yōu)化問題，首先在分析螺旋銑切削原理的基礎(chǔ)上提出優(yōu)化目標(biāo)，建立參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型;其次用帕累托遺傳算法求解該模型，獲得一組優(yōu)化解集，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用正交試驗(yàn)法檢驗(yàn)優(yōu)化模型預(yù)測(cè)精度，最后對(duì)鈦合金切削加丁實(shí)證研究，驗(yàn)證遺傳算法優(yōu)化解集的嚴(yán)謹(jǐn)性和正確性，進(jìn)而分析切削參數(shù)對(duì)孔表面質(zhì)量的影響，最終確定切削參數(shù)優(yōu)化結(jié)果并通過實(shí)證分析獲得了驗(yàn)證，為滿足航天丁業(yè)對(duì)鈦合金結(jié)構(gòu)件裝配孔的質(zhì)量控制提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。1螺旋銑孔切削原理針對(duì)難加丁材料鈦合金切削加丁，目前流行采用螺旋銑孔切削T.藝，其是一種孔加丁技術(shù)，丁作方式屬偏心加丁，即刀具中心軌跡走螺旋線而不是直線，這種丁_作方式有利于散熱和排屑，能顯著降低軸向切削力。工件在加工過程中，刀具因機(jī)械摩擦影響切削軔性，易造成相變磨損，可通過調(diào)節(jié)偏心對(duì)孔徑進(jìn)行偏差補(bǔ)償，并且還可減少換刀次數(shù)，延長(zhǎng)刀具使用壽命，即用一把銑刀加T.不同直徑的孔，在提高刀具使用效率的同時(shí)，還能降低切削成本，提高加&效率\鈦合金切削過程由自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和向下沿軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)共同作用完成一個(gè)切削過程。HMH切削示意圖，如圖1所示。對(duì)于HMH而言，上述三#運(yùn)動(dòng)并非孤立，而是有一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，圖中％表示轉(zhuǎn)軸向切深，簡(jiǎn)稱軸向切削深度;刀真宣徑，認(rèn)表tk加.T.件孔直徑，兩_之^，表疋刀#■中心偏移量，因有加丁要求確定，所以不做邊量考慮。當(dāng)?shù)毒咧睆紸一定時(shí)，螺旋銑孔切削.T藝由軸向切削深度ap、切削速度％、每齒切向進(jìn)給量/參數(shù)確定。上述3個(gè)變量之間存在的內(nèi)在關(guān)系C=/(%，/；，ttp)，表示切削效率函數(shù)。海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試，手機(jī)瀏覽可能無法正常使用！結(jié)束語：1) 辦集中分布于0.40?0.55 pm,滿足航空工業(yè)對(duì)鈦合金裝配孔的精度要求。2) 合理選擇切削參數(shù)不僅受到切削系統(tǒng)自身多個(gè)因素的影響，還受加工要求的約束，通過分析切削參數(shù)對(duì)刀具切削壽命、孔表面粗糙度和切削功率的影響，表明切削參數(shù)的選取具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。3)在保證辦通8 pm的前提下，選擇合理的切削參數(shù)，有利于延長(zhǎng)刀具使用壽命和提高切削績(jī)效，避免在較大范圍內(nèi)基于經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知選取切削參數(shù)的做法。海天精工是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡(luò)，所有內(nèi)容不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任！