【摘要】：隨著零件小型化和復(fù)雜化的趨勢(shì)不斷發(fā)展,微銑削加工方法也越來(lái)越受到人們的重視。由于微切削屬于新興領(lǐng)域,加工方法沒(méi)有趨于成熟。微切削加工尺寸微小,表現(xiàn)出尺寸效應(yīng),宏觀切削理論已經(jīng)無(wú)法適用。因此,加工時(shí)對(duì)于切削參數(shù)的選取沒(méi)有合理可靠的依據(jù)。實(shí)際加工時(shí),對(duì)切削力、切削溫度等方面的數(shù)據(jù)需要控制在合理的范圍內(nèi),這就要求基于目標(biāo)對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化。鎳基高溫合金具有良好的抗腐蝕性和抗蠕變性能,強(qiáng)度高,適用于高應(yīng)力應(yīng)變和高溫狀態(tài)。廣泛應(yīng)用于航天和船舶等領(lǐng)域。基于以上觀點(diǎn),本文進(jìn)行了如下工作:(1)為了探究高溫合金GH4169的最小切削厚度,運(yùn)用Abaqus軟件建立了二維微車削高溫合金GH4169正交模型。刀尖半徑設(shè)置為0.015mm,以切削厚度為變量,進(jìn)行了5組實(shí)驗(yàn),分析GH4169材料切削過(guò)程中刀具切削力和材料切削溫度的變化情況。根據(jù)結(jié)果可知,隨著切削厚度的增加,進(jìn)給方向的切削力隨之增加,垂直進(jìn)給方向的切削力則先增大后減小,工件的最高溫度隨著切削深度的改變先升高后降低再升高。切削力和工件溫度的第一次升高又降低與傳統(tǒng)切削規(guī)律不符,這是由于尺寸效應(yīng)引起的。由這些表現(xiàn)分析可得,材料的最小切削厚度大約為0.4r即0.006mm。(2)建立三維微銑削模型,以切削參數(shù)即主軸轉(zhuǎn)速、每齒進(jìn)給量和切削深度為因素,設(shè)計(jì)了三因素五水平正交實(shí)驗(yàn),探究切削參數(shù)的變化對(duì)切削力、切削溫度和殘余應(yīng)力的影響。實(shí)驗(yàn)所得的切削力多數(shù)在4N左右,溫度在200度左右,殘余應(yīng)力在1000MPa居多。與文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)相近。通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析得出,每齒進(jìn)給量對(duì)切削力的影響最為顯著。切削深度對(duì)工件溫度和殘余應(yīng)力的影響最為顯著。(3)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-遺傳算法預(yù)測(cè)優(yōu)化模型。以正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)為樣本,切削參數(shù)為自變量,切削力、切削溫度和殘余應(yīng)力為因變量,對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,把切削參數(shù)輸入訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò),可以預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。切削力參數(shù)的預(yù)測(cè)誤差最大為26%,溫度的預(yù)測(cè)誤差為61%,殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)誤差最大在21%。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型對(duì)切削力和殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)效果較好,對(duì)工件溫度的預(yù)測(cè)效果較差。之后,應(yīng)用遺傳算法,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為適應(yīng)度函數(shù),對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速取12201.6r/min(線速度383.33mm/s)、每齒進(jìn)給量取0.008mm/z、切削深度取0.019mm時(shí)切削力最小,為0.014N。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速取14463.6r/min(線速度454.39mm/s)、每齒進(jìn)給量取0.013mm/z、切削深度取0.015mm時(shí),工件溫度最低,為21.08℃。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速取38418.7r/min(線速度1206.96mm/s)、每齒進(jìn)給量取0.011mm/z、切削深度取0.016mm時(shí)殘余應(yīng)力最小,為674MPa.通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)切削參數(shù)的優(yōu)化較為準(zhǔn)確。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG54

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本文編號(hào)：2674006