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《大连理工大学》 2012年
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黄铜微铣削工艺参数对表面粗糙度影响规律及预测模型研究

贾旭  
【摘要】:随着科学技术的进步,具有复杂微小三维形貌特征的微型零部件的应用领域和需求量日益扩大,因此,能够加工特征尺寸在微米级到毫米级的任意材料复杂3D形状微小型零件的微铣削技术已成为研究的重点和热点。微铣削表面粗糙度是评定加工过程的主要性能指标之一,综合的反映了工艺参数和系统变量对微铣削过程的影响。微铣削与常规铣削相比,存在最小切削厚度而出现尺度效应现象,导致难以控制加工表面的粗糙度,而且在实际加工过程中,微铣削表面粗糙度更易受到刀具变形及磨损、材料不均匀性等微观结构的影响。因此,研究不同工艺参数对微铣削表面粗糙度的影响规律并建立预测精度较高的微铣削表面粗糙度预测模型对微铣削表面粗糙度的预测和控制有着重要的现实意义。 本文基于微铣床试验样机开展了微铣削工艺试验,研究了微铣削黄铜材料时不同工艺参数对加工表面粗糙度的影响规律;采用响应曲面法(RSM)和支持向量机回归(SVMR)方法分别建立了关于刀具悬伸量、主轴转速、每齿进给量和轴向切深四个工艺参数的微铣削表面粗糙度预测模型;并通过加工试验对比验证了所建立的两种模型的预测精度。本文主要研究内容如下: 首先,对前期搭建的微型数控铣床试验台的硬件和软件体系进行完善,为后续微铣削加工试验奠定基础。硬件方面设计了机床电气系统的控制电路,实现了机床的手轮控制功能;软件方面完成了PMAC的G代码接口编译;实现了机床对具有复杂几何特征的微小零件的自动加工,并通过在黄铜、铝、聚酰亚胺覆铜件等材料上进行微铣削加工试验,验证了所研发的微铣床的加工性能及微铣削加工典型金属零件的可行性。 其次,结合机床及刀具情况,选取主要工艺参数设计正交试验,分析得到微铣削黄铜材料时各工艺参数对加工表面粗糙度的影响规律,为下一步建立微铣削表面粗糙度预测模型奠定基础。 最后,针对黄铜件分别采用响应曲面法(RSM)和支持向量机回归(SVMR)方法建立关于刀具悬伸量、主轴转速、每齿进给量、轴向切深四个工艺参数的微铣削表面粗糙度预测模型,并通过微铣削加工试验对两种方法建立的预测模型进行对比验证,以寻求特定工艺条件下预测精度较高的模型。 本文的研究工作作为微铣削表面粗糙度研究领域的一个方面,对各工艺参数对微铣削表面粗糙度的影响规律以及预测模型的研究具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG54

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