難加工材料高速數(shù)控加工過程在線測(cè)溫試驗(yàn)研究.pdf

1、在高速切削的狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱，而刀具-切屑區(qū)域的熱分布是影響高速切削刀具壽命、工件加工表面質(zhì)量的重要因素，尤其是在廣泛采用難加工材料的今天，對(duì)刀具的要求就會(huì)更高，因此對(duì)高速切削過程刀具溫度測(cè)量方法的研究不僅有助于研究高速切削機(jī)理，同時(shí)對(duì)加工過程中的切削熱和切削溫度的研究，通過分析和優(yōu)化，可以提高刀具的使用壽命及工作可靠性。本文基于人工熱電偶的測(cè)溫原理，利用本實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)設(shè)計(jì)的嵌入式測(cè)溫刀柄，通過對(duì)以Cr12MoV為難加工材料

2、的工件進(jìn)行曲面加工，并根據(jù)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)，分析數(shù)控加工刀路的溫升特性，為路徑優(yōu)化提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，以Cr12MoV為工件材料，選擇旋鈕作為典型零件，通過Pro/E對(duì)旋鈕模型進(jìn)行三維造型，并轉(zhuǎn)換成MasterCam9.1可以識(shí)別的文件格式。在MasterCam9.1中進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，選擇走刀路徑，經(jīng)過實(shí)體驗(yàn)證確定符合加工要求后，生成相應(yīng)的NC數(shù)控文件，完成旋鈕模型的自動(dòng)編程。
　　其次，

3、進(jìn)行了高速銑削刀具溫度測(cè)量的正交實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，分別分析了整體溫度和局部溫度溫升的特性。根據(jù)刀路圖可知，溫度曲線的波峰一般發(fā)生在曲率較大和刀具轉(zhuǎn)向的點(diǎn)。在局部，刀具溫度不是平穩(wěn)波動(dòng)，而是呈鋸齒狀的震蕩式波動(dòng)。同時(shí)分析了切削參數(shù)對(duì)刀具溫度的影響，根據(jù)結(jié)果可知，銑削速度比進(jìn)給量對(duì)溫度的影響較顯著。
　　運(yùn)用遺傳算法，以材料切除率和刀具的溫度作為優(yōu)化目標(biāo)，以銑削參數(shù)作為約束變量進(jìn)行優(yōu)化。通過MATLAB內(nèi)置的遺傳算法工具

4、箱對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過51次收斂得到最優(yōu)解。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，優(yōu)化后的切削參數(shù)可降低刀具的溫度，并增加切除率。
　　最后，通過對(duì)MasterCam9.1自帶的粗加工的幾種走刀方式的分析對(duì)比，并選擇往復(fù)行切、單向切削和等距環(huán)切三種刀路作為優(yōu)化目標(biāo)。通過刀路圖和仿真加工效果圖，對(duì)三種走刀方式進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，分析出三種走刀方式在溫度和效率上的優(yōu)劣，并且給出了在實(shí)際加工過程中對(duì)于刀路選擇的建議。
　　經(jīng)過理論建模和實(shí)驗(yàn)研