[发明专利]一种基于粗糙度的钛合金铣削参数和刀具磨损控制方法

说明书

本发明公开了一种基于粗糙度的钛合金铣削参数和刀具磨损控制方法，建立钛合金构件精密铣削初始工艺参数域，并根据所述初始工艺参数域进行正交试验，分别测得试验构件在铣削进给和切宽方向的表面粗糙度，建立表面粗糙度对精密铣削的绝对灵敏度模型，确定各参数稳定域和非稳定域所对应的表面粗糙度变化范围，直至表面粗糙度的优化目标处于稳定域对应的范围，根据稳定域进行刀具磨损试验，得出刀具磨损量和表面粗糙度的选取范围；通过设定不同精密铣削工艺参数进行试验，获得工艺参数稳定域，并进行刀具磨损试验，获得后刀面磨损量与表面粗糙度的关系曲线，以实现对钛合金构件精密铣削加工表面粗糙度的控制。

【技术领域】

本发明属于金属材料切削加工技术领域，具体涉及一种基于粗糙度的钛合金铣削参数和刀具磨损控制方法。

【背景技术】

钛合金具有轻质、高强、耐高温、抗疲劳等优异性能，是制造航空航天、国防等领域重大装备与新型战略武器中关键零件的重要金属材料。同时钛合金也是一种典型的难加工材料，其加工性能差，容易出现切削温度高、单位面积切削力大、冷硬现象严重、刀具易磨损等问题。这些问题会影响精密铣削加工的表面粗糙度，从而影响航空发动机构件的服役性能。因此在钛合金构件精密铣削加工过程中，必须重视对表面粗糙度的控制。

在常规数控铣削过程中，铣削参数选取的合适与否严重影响到数控加工的效率、加工零件的质量以及生产加工的经济效益。依据加工过程中诸如切削力、切削功率、表面粗糙度、切削温度等经验模型通过离线优化的技术，可得到某些特定优化目标下的铣削参数组合。然而，在刀具进行精密铣削加工时，随着切削刃与工件接触时间的不断增加，切削刃磨损的程度会越来越大，而刀具的磨损程度对工件加工的表面粗糙度以及切削力的静态特性和动态特性都会产生很大的影响。以往的离线参数优化忽略了在相同切削参数的条件下刀具磨损状态的变化对工件加工表面粗糙度的影响。当刀具磨损的状态改变时，不能及时地调整切削参数，导致工件的表面质量达不到加工要求。因此，对于优化铣削参数，并建立刀具磨损状态与表面粗糙度的关系，控制刀具磨损显得十分重要。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于粗糙度的钛合金铣削参数和刀具磨损控制方法，以解决现有技术中钛合金构件精密铣削加工过程中表面粗糙度控制难和表面形貌一致性差的问题。

本发明采用以下技术方案：一种基于粗糙度的钛合金铣削参数和刀具磨损控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1、建立钛合金构件精密铣削初始工艺参数域，并根据初始工艺参数域进行正交试验，分别测得试验构件在铣削进给和切宽方向的表面粗糙度，并根据初始工艺参数域和试验构件的表面粗糙度建立表面粗糙度预测模型：

其中，R_a-进给为试验构件进给方向的表面粗糙度，R_a-切宽为试验构件切宽方向的表面粗糙度，v_c为铣削速度，f_z为每齿进给量，a_e为铣削宽度，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂、b₃均为常数；

步骤2、根据步骤1得出的表面粗糙度预测模型，建立表面粗糙度对精密铣削的绝对灵敏度模型：

其中，分别为进给方向表面粗糙度对每齿进给量f_z、铣削速度v_c、铣削宽度a_e的绝对灵敏度，分别为切宽方向对每齿进给量f_z、铣削速度v_c、铣削宽度a_e的绝对灵敏度，分别为各切削参数在初始工艺参数域中的平均值；

根据表面粗糙度对精密铣削的绝对灵敏度模型，确定各铣削参数的稳定域和非稳定域；