硬質(zhì)合金刀具磨制、使用參數(shù)設(shè)計優(yōu)化研究.pdf

1、在航空航天制造領(lǐng)域，航空鋁合金零部件是數(shù)量最多、制造任務(wù)最重的加工對象，其高效加工使用的高端硬質(zhì)合金刀具多數(shù)需要進口。由于我國航空鋁合金加工專用硬質(zhì)合金刀具的研究起步較晚、發(fā)展滯后，材料研發(fā)、刀具設(shè)計以及制造裝備技術(shù)整體水平不高，尤其缺乏針對不同航空鋁合金零件加工用硬質(zhì)合金刀具從切削機理分析、幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計、磨制技術(shù)、加工參數(shù)優(yōu)化整個過程的全鏈條式研究。本文針對航空鋁合金7075加工用硬質(zhì)合金刀具的磨制機理、刀具銑削性能、刀具幾何結(jié)構(gòu)與加

2、工參數(shù)優(yōu)化等方面進行貫通性應(yīng)用基礎(chǔ)研究嘗試，為航空鋁合金7075加工用硬質(zhì)合金刀具的合理開發(fā)與使用提供理論依據(jù)。
　　在硬質(zhì)合金材料的磨削機理方面，采用單顆磨粒磨削模型研究磨粒粒度、磨削深度、磨削速度與磨削力的關(guān)系，并提出磨粒隨機分布的虛擬砂輪建模方法，建立了多顆磨粒共同磨削硬質(zhì)合金材料的磨削模型，對該模型的磨削力進行預(yù)測與試驗驗證。結(jié)合新建多顆磨粒磨削模型與機床有限元模型，采用耦合仿真法建立了金剛石磨削硬質(zhì)合金過程中的機床-工藝

3、之間的交互作用模型，對磨削力與機床砂輪端面的軸向變形進行動態(tài)交互耦合研究與仿真，提高了磨削力的預(yù)測能力，更真實地反映了磨削過程?；陔姍C功率反饋監(jiān)控技術(shù)，設(shè)計了磨削力自適應(yīng)控制方案，并驗證了方案的可行性。
　　對磨制硬質(zhì)合金刀具的工藝與加工誤差補償進行研究。分析硬質(zhì)合金刀片與整體硬質(zhì)合金銑刀的刃磨工藝，對用于端面磨削的金剛石碗形砂輪進行熱力耦合分析，研究砂輪熱力耦合變形對加工精度的影響。在此基礎(chǔ)上提出了一種原位檢測硬質(zhì)合金刀片加工

4、誤差、自動補償?shù)姆椒?，提高了產(chǎn)品的制造精度。
　　建立硬質(zhì)合金圓柱螺旋立銑刀的瞬態(tài)剛性切削力預(yù)測模型。通過槽銑試驗，對瞬態(tài)切削力模型的切削力系數(shù)進行辨識，分析銑削參數(shù)、銑刀幾何參數(shù)和冷卻液對切削力系數(shù)的影響規(guī)律，建立包含軸向切深的變切削力系數(shù)模型。對比模型預(yù)測值與試驗數(shù)據(jù)，驗證新建切削力模型的準確性。
　　研究硬質(zhì)合金刀具幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對銑削航空鋁合金7075切削力、切削溫度的影響規(guī)律，并以此為判據(jù)分別建立了銑削航空鋁合金70

5、75的切削力、切削溫度的新模型，它們在傳統(tǒng)經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上增加了刀具幾何結(jié)構(gòu)影響因子。同時，研究銑削加工參數(shù)（銑削速度、每齒進給量、軸向切深、徑向切深）對切削力、切削溫度的影響規(guī)律。開展銑削試驗，驗證了切削力新模型具有較好的預(yù)測能力以及加工參數(shù)變化對切削力影響規(guī)律的準確性。
　　以加工航空鋁合金7075專用硬質(zhì)合金刀具為研究對象，分別以切削力、切削溫度為目標函數(shù)，采用遺傳算法對刀具的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。同時，對銑削加工參數(shù)進行優(yōu)