小直徑銑刀加工淬硬鋼曲面動(dòng)力學(xué)特性研究及切削參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、小直徑銑刀高速銑削淬硬鋼在模具行業(yè)中已成為一種新的加工工藝，其優(yōu)點(diǎn)正是解決了傳統(tǒng)加工中周期長(zhǎng)，效率低，消耗成本高等一系列問(wèn)題，是一種高效的具有光明前景的新型加工工藝。
　　 本研究針對(duì)小直徑銑刀在模具加工中的實(shí)際加工工藝，從切削理論，切削力以及振動(dòng)等方面，研究了Ф2 mm硬質(zhì)合金TiAlN涂層球頭銑刀加工45＃淬硬鋼（52HRC）空間曲面的動(dòng)力學(xué)特性。
　　 本論文通過(guò)對(duì)小直徑球頭銑刀沿曲面“爬坡”和“下坡”銑削加工的實(shí)

2、驗(yàn)，研究了各種切削參數(shù)對(duì)切削力和振動(dòng)的影響；在深入分析切削力數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，修正了由于刀具工作刃切削速度的改變而引起的切削力的變化系數(shù)；以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為樣本，應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了小直徑球頭銑刀高速銑削淬硬鋼圓弧曲面的切削力預(yù)測(cè)模型。以主軸轉(zhuǎn)速、刀具懸伸量、進(jìn)給速度、軸向切深為約束，以材料去除率、切削力、振動(dòng)幅值為目標(biāo)，采用二次規(guī)劃法對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　 通過(guò)以上研究，獲得的研究成果和主要結(jié)論如下：
　　 1、沿曲面

3、“下坡”銑削和“爬坡”銑削加工，由于曲面外法線方向變化使得切削力大小和方向產(chǎn)生交互變化，而等高加工切削力相對(duì)比較平穩(wěn)。在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用垂直層間下刀的等高加工方式。
　　 2、在沿0°到90°連續(xù)變化曲面加工中，當(dāng)斜面角度α、刀具半徑r、軸向切深A(yù)d三者滿足1-Ad/r=cos2α關(guān)系時(shí)，刀具對(duì)稱(chēng)分布的切削刃同時(shí)參與切削，其徑向力可以相互抵消，產(chǎn)生的抗力主要為軸向力Fz與扭矩M，此時(shí)切削刃的線速度最低。由于銑刀結(jié)構(gòu)的

4、特點(diǎn)，當(dāng)這種狀態(tài)持續(xù)太久，容易造成刀具頂端發(fā)熱，排屑困難，影響工件表面質(zhì)量，也容易造成刀具的破損。所以，固定角度斜面加工時(shí)，參數(shù)的確定要避免出現(xiàn)上述情況。
　　 3、“爬坡”順銑加工中切削力比“下坡”逆銑銑削加工中的切削力要小，但振動(dòng)正好相反。由于數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)間隙小，精加工時(shí)工件表面無(wú)硬皮，加工振動(dòng)小，所以曲面精加工時(shí)建議采用“爬坡”順銑。
　　 4、研究發(fā)現(xiàn)對(duì)切削力影響的加工參數(shù)由大到小依次為：軸向切深、進(jìn)給量、徑向

5、切深、曲面半徑、主軸轉(zhuǎn)速、刀具懸長(zhǎng)。對(duì)振動(dòng)的影響由大到小依次為：主軸轉(zhuǎn)速、刀具懸長(zhǎng)、軸向切深、進(jìn)給量、徑向切深。
　　 5、依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)訓(xùn)練和檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本集，通過(guò)引入彈性梯度下降法來(lái)提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度和精度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)切削加工過(guò)程中切削力的預(yù)測(cè)和仿真。實(shí)踐證明，預(yù)測(cè)的誤差值除極個(gè)別稍大外，大部分都在5％以下?？梢?jiàn)，采用非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)隨機(jī)的非穩(wěn)態(tài)、高度非線性切削過(guò)程中切削力的預(yù)測(cè)是可行的?？梢酝ㄟ^(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)切削