微织构球头铣刀铣削钛合金曲面铣削性能研究
钛合金综合性能优异，拥有抗腐蚀、抗极端温度、无磁性、可焊接、比强度高等诸多性能，且具有与生物体的高适应性，广泛应用于医学领域。但钛合金具有低下的热传导率，在切削过程中会产生高温，加剧刀具的磨损，还具有抵抗形变的性质，这导致制备钛合金的效率缓慢，限制了钛合金的应用。近些年来，对于源自于仿生学思想的刀具微织构的研究也在不断的开展，在刀具表面置入了微织构的刀具具有更优秀的切削加工性能。本文以硬质合金微织构球头铣刀为研究对象，建立了球头铣刀微织构分布数学模型，研究了微织构球头铣刀铣削曲面时刀具倾角和微织构参数对铣削力和表面粗糙度的影响规律，并对微织构球头铣刀进行参数优化。 首先，通过理论分析和数学计算，得到球头铣刀铣削曲面时的切削参数与行距和刀具倾角之间的关系；分析了铣削过程中球头铣刀的刀-工接触区，进而建立了微织构分布数学模型；为简化球头铣刀微织构设计流程，建立了球头铣刀微织构设计系统，该系统实现了以输入参数的方式进行微织构设计的功能。 其次，建立微织构球头铣刀和工件的三维模型，使用ABAQUS软件进行铣削仿真，通过对仿真结果的分析，发现刀具倾角是影响铣削力的主要因素，微织构直径是影响铣削温度的主要因素；搭建了铣削加工实验平台，进行微织构球头铣刀曲面铣削实验，揭示了刀具倾角和微织构参数对铣削力和工件表面粗糙度的影响规律，即刀具倾角是影响铣削力的主要因素，微织构直径是影响表面粗糙度的主要因素，并将仿真与实验相结合，验证实验结果的准确性。 最后，采用指数回归法、逐步回归法、LASSO法分别对预处理后的试验数据进行回归分析，通过对比，最终选取逐步回归法建立回归方程，进而得到切削性能评价方程；依据该评价方程，使用人工鱼群算法对参数进行优化，得到优化后的微织构球头铣刀参数为：刀具倾角25°，微织构直径70μm，微织构间距125μm，距刃距离90μm。
钛合金;铣削加工;微织构球头铣刀;切削性能
哈尔滨理工大学
硕士
机械制造及其自动化
杨树财
2022
中文
TG54
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）