針對硬質(zhì)合金刀具高速內(nèi)冷銑削AISI304不銹鋼時,切削力大、切削溫度高及加工表面質(zhì)量低的問題。基于響應(yīng)曲面中心復(fù)合設(shè)計方法進行高速內(nèi)冷銑削實驗,建立了銑削力分量二階回歸預(yù)測模型,并進行了實驗驗證。對比了干式與內(nèi)冷銑削后的加工表面質(zhì)量,分析了銑削參數(shù)對銑削力分量的影響規(guī)律,以銑削力分量最小為目標優(yōu)化了銑削參數(shù)。結(jié)果表明:進給力和徑向力的預(yù)測值與實驗值的誤差分別為4. 77%和6. 16%;內(nèi)冷銑削的Ra為0. 193～0. 327μm;對銑削力分量的影響是銑削深度>轉(zhuǎn)速>進給量,隨著銑削深度和轉(zhuǎn)速的增加,進給力先升高后降低,徑向力逐步增加,銑削深度與轉(zhuǎn)速的交互作用對進給力和徑向力的影響顯著;轉(zhuǎn)速11 643. 63 r/min、銑削深度1 mm、進給量0. 08 mm/r為最優(yōu)銑削參數(shù)組合。 

【文章來源】：宇航材料工藝. 2020,50(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

測力原理示意圖

通過三組單因素實驗進行驗證模型的準確性，并分析了單因素對銑削力分量的影響，具體結(jié)果如圖2所示。從圖2中看出，不管是Fx還是Fy，內(nèi)冷實驗值與預(yù)測值在不同轉(zhuǎn)速、不同銑削深度、不同進給量下變化趨勢均一致，F(xiàn)x的內(nèi)冷實驗值與預(yù)測值的誤差是4.77%,Fy的內(nèi)冷實驗值與預(yù)測值的誤差是6.16%，表明銑削力分量預(yù)測模型的可靠性高。Fx內(nèi)冷實驗值高于干式實驗值，是因為在切削液的作用下，切削溫度下降，減小了加工表面的熱軟化，使得銑削力增大[14]；其次，切削液經(jīng)內(nèi)冷孔噴出，在離心力的作用下沖擊待加工表面，增大了銑削力。Fy的內(nèi)冷實驗值略低于干式實驗值，不同的銑削環(huán)境對Fy的影響不明顯。對加工后的表面進行測量，內(nèi)冷銑削后的工件Ra為0.193～0.327μm，干式銑削后的工件Ra為0.330～0.488μm，內(nèi)冷銑削的表面質(zhì)量優(yōu)勢顯著。在圖2中，當(dāng)轉(zhuǎn)速在6 636～10 000 r/min時，F(xiàn)x增加，在10 000～13 364 r/min時，F(xiàn)x減小，最大值為500 N。這是高速切削的特征之一[15-16]，當(dāng)工件材料被切削的速度超過了其本身滑移變形的速度時，材料還沒有來得及完成滑移變形就被切掉了；第二切削速度的增加使得被切材料脆性化，銑削力減小。銑削深度在1～3 mm時，F(xiàn)x增加，在3～4 mm時，F(xiàn)x減小，最大值為572 N；隨著進給量的增加，F(xiàn)x緩慢增加。

Fx的響應(yīng)曲面圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]AISI 304不銹鋼高速銑孔測溫實驗研究[J]. 尹凝霞,李廣慧,譚光宇,溫麗宏.  機械科學(xué)與技術(shù). 2019(11)
[2]纖維夾角和銑削參數(shù)對CFRP銑削力的影響[J]. 楊振朝,薛陽,李言,肖繼明,元振毅.  宇航材料工藝. 2018(06)
[3]鈦合金Ti-6Al-4V高壓冷卻車削過程有限元分析[J]. 劉文韜,劉戰(zhàn)強.  現(xiàn)代制造工程. 2018(10)
[4]激光超聲復(fù)合加工硬質(zhì)合金的切削力理論與試驗[J]. 段鵬,焦鋒,趙波,牛贏.  現(xiàn)代制造工程. 2017(11)
[5]平底立銑刀的切削力尺寸效應(yīng)研究及其系數(shù)估算[J]. 劉璨,吳敬權(quán),劉煥牢,譚光宇.  機械工程學(xué)報. 2017(13)
[6]內(nèi)冷式MQL銑削鈦合金表面質(zhì)量的研究[J]. 張春燕,祝亞京.  工具技術(shù). 2016(12)
[7]基于響應(yīng)曲面法的煤油發(fā)動機氣門正時優(yōu)化[J]. 張偉,毛建國,魏特特,何小明.  中國機械工程. 2016(07)
[8]不銹鋼切削加工[J]. 張國平.  現(xiàn)代機械. 2013(01)
[9]基于響應(yīng)曲面法與改進遺傳算法的RHCM成型工藝優(yōu)化[J]. 劉東雷,申長雨,劉春太,辛勇,孫玲,伍曉宇.  機械工程學(xué)報. 2011(14)
[10]不銹鋼0Cr18Ni9銑削力建模與實驗研究[J]. 孫燕華,張臣,方記文,郭松,周來水.  機床與液壓. 2010(19)



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