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钛合金高速插铣动力学研究及铣削参数优化

赵伟  
【摘要】: 插铣加工作为近些年兴起的加工方式,以其比普通铣削效率高一倍以上的材料切除效率,在钛合金等难切削金属加工领域受到了人们的青睐。目前,国内外对插铣的研究处于起步阶段,一些刀具厂商虽然推出了可以应用于插铣的刀具,但对插铣的动力学分析甚少。本论文以航空航天工业中使用广泛的钛合金(T-6Al-4V)为对象,研究了其在高速插铣状态下,切削力和加工表面粗糙度变化的情况,并且对插铣切削参数进行了优化。 论文首先介绍了钛合金加工性能特点,对钛合金切屑的形成做了简要介绍,通过高速插铣铣削力的二次回归旋转中心试验,对试验数据进行回归拟合,得到了铣削力的二次回归表达式,并以此为基础分析了切削参数对y向和z向铣削力的影响。以同样的试验方式,建立了插铣加工的表面粗糙度模型,从理论粗糙度、切削速度和切削振动的角度分析了加工表面粗糙度的成因,证明在合适的铣削参数下,插铣加工可以达到精加工的标准,并且对高速插铣加工的稳定性作出了一些分析。本文以最大生产率为目标函数,使用遗传算法对插铣切削参数进行了优化,并与刀具厂商推荐的切削参数进行了对比,发现切削效率提高了1倍左右。 本文对高速插铣钛合金的动力学进行了一些初步的研究,并对参数进行了优化,为难切削金属插铣过程的更进一步研究提供重要参考,对刀具厂商合理调整刀具结构参数和加工过程提供生产效率提供了重要依据。


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