鈦合金高速切削過程中的切削力和表面粗糙度建模及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、鈦合金切削過程中的高溫導(dǎo)致刀具磨損快，其結(jié)果是加工效率低，加工成本高，加工質(zhì)量難以保證。因此研究鈦合金材料的切削性能，優(yōu)化工藝參數(shù)對于提高加工效率、控制加工質(zhì)量具有重要意義。本文以鈦合金Ti-6Al-4V高速切削過程作為研究對象，通過實驗研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和的優(yōu)化方法結(jié)合，獲取最佳切削參數(shù)，滿足鈦合金高速切削加工需要。
　　 (1)Ti-6Al-4V高速切削過程的實驗研究和經(jīng)驗?zāi)Ｐ脱芯?。利用正交實驗法，采用硬質(zhì)合金刀具高速切削Ti-

2、6Al-4V，借助于極差分析，研究切削參數(shù)（軸向切削深度、徑向切削深度、切削速度和每齒進(jìn)給量）對切削力和表面粗糙度的影響；分別采用多元線性回歸和多項式回歸方法建立了切削力和表面粗糙度的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，并得到了實驗驗證。
　　 (2)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的切削力、表面粗糙度預(yù)測模型。BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量處理單元組成，具有很強的平行計算、學(xué)習(xí)、容錯和抗干擾能力，由輸入向量和輸出向量來訓(xùn)練模型。本文采用誤差反向傳播

3、算法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)模型，借助于自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率法和附加動量法，解決傳統(tǒng)BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程中收斂速度慢、易陷入局部極小的缺點。驗證實驗表明：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完全能夠勝任Ti-6AI-4V高速切削過程中切削力和表面粗糙度的準(zhǔn)確預(yù)測。
　　 (3)基于金屬去除率的切削參數(shù)優(yōu)化。設(shè)計優(yōu)化數(shù)學(xué)模型時，將金屬去除率作為一個約束條件。也就是說，在一定金屬去除率條件下，分別獲得滿足minF(x)或minR0(x)的軸向切削深度、徑向切削深度、切削速度和每

4、齒進(jìn)給量的最佳參數(shù)組合，從而到達(dá)降低切削力或提高表面質(zhì)量的目的。最后，最優(yōu)切削參數(shù)下的切削力和表面粗糙度被實驗所驗證。
　　 本研究得劍了教育部高等學(xué)校博士點基金“低溫油-氣切削介質(zhì)的超盧振動強化潤滑機理研究”(20070422033)、山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家獎勵基金計劃“鈦合金切削過程中的高效冷卻介質(zhì)及冷卻機理研究”(2007BS05001)和“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項“立式銑車復(fù)合加工中心：銑車復(fù)合工藝研究”