面向難加工材料鈦合金的螺旋銑孔切削參數優化
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，由于材質強度高、熱傳導率低、高溫條件下化學活性高等特性，在鉆孔過程中易出現川口毛刺、刀具易磨損、切削力大以及孔表面粗糙等質量缺陷。其中，孔徑表面粗糙是常見的質量缺陷，但其由于獨特的抗腐蝕性、耐溫、輕質、韌性好、原材料豐富等優點而被廣泛用于航空航天、艦艇船舶、汽車、發動機％領域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，尤其對于鈦合金等難加丁材料是一種丁藝利器，最早由TeNshrff教授在1994年提出，一般分為便捷式和自動HMH裝置2。對于HMH切削技術，國外學者有較深人的研究:Whirmem等3對HMH技術進行了闡述并實證波音飛機上的應用;Ni等4基于HMH加工機理提出在動力學方面的研究;Denkena等5針對鈦合金板材疊層結構研究了T.藝參數對切削力及孔徑精度的影響規律;Fangmann等6通過大量實驗，發現HMH技術對于傳統切削具有切削力小、切削溫度低及毛刺少等優點。國內江躍東等7對鈦合金孔壁表面完整性的影響規律進行了研究;王豐超等8研究了 HMH 丁藝參數對于孔加丁質量的影響。針對參數優化問題，國內外較多學者采用單策略或單算法，如正交試驗法'模擬退火算法9、遺傳算法1(]\粒子群優化算法_11_進行了深人研究;但也有學者采用多種組合改進算法，如Chen等f將H00KE-JEEVES模式搜索與模擬退火算法進行了結合。Saravanan等13采用模擬退火算法和遺傳算法對切削用量進行研究;謝書童等14采用基因修復與懲罰函數兩種策略解決車削參數優化問題。此外，在切削參數優化方面也有新研究，如Yan等15首次將切削能耗考慮在內，利用灰色關聯分析和曲面響應法對其進行尋優。作者針對難加工材料鈦合金HMH切削參數優化問題，采用帕累托遺傳算法和正交試驗法兩種策略解決切削參數優化問題，首先在分析螺旋銑切削原理的基礎上提出優化目標，建立參數優化數學模型;其次用帕累托遺傳算法求解該模型，獲得一組優化解集，在此基礎上運用正交試驗法檢驗優化模型預測精度，最后對鈦合金切削加丁實證研究，驗證遺傳算法優化解集的嚴謹性和正確性，進而分析切削參數對孔表面質量的影響，最終確定切削參數優化結果并通過實證分析獲得了驗證，為滿足航天丁業對鈦合金結構件裝配孔的質量控制提供了數據依據。1螺旋銑孔切削原理針對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，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，刀具因機械摩擦影響切削軔性，易造成相變磨損，可通過調節偏心對孔徑進行偏差補償，并且還可減少換刀次數，延長刀具使用壽命，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，還能降低切削成本，提高加&效率\鈦合金切削過程由自轉運動、公轉運動和向下沿軸向進給運動共同作用完成一個切削過程。HMH切削示意圖，如圖1所示。對于HMH而言，上述三#運動并非孤立，而是有一定的內在關聯，圖中％表示轉軸向切深，簡稱軸向切削深度;刀真宣徑，認表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。當刀具直徑A一定時，螺旋銑孔切削.T藝由軸向切削深度ap、切削速度％、每齒切向進給量/參數確定。上述3個變量之間存在的內在關系C=/(%，/；，ttp)，表示切削效率函數。海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：1) 辦集中分布于0.40?0.55 pm,滿足航空工業對鈦合金裝配孔的精度要求。2) 合理選擇切削參數不僅受到切削系統自身多個因素的影響，還受加工要求的約束，通過分析切削參數對刀具切削壽命、孔表面粗糙度和切削功率的影響，表明切削參數的選取具有內在關聯性。3)在保證辦通8 pm的前提下，選擇合理的切削參數，有利于延長刀具使用壽命和提高切削績效，避免在較大范圍內基于經驗認知選取切削參數的做法。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！