对于数控机床加工铣削参数优化多采用常规的可信度近似模型,但该方法易受到材料失效应变系数的影响,导致优化后的加工效率较低,提出基于改进遗传算法的数控机床加工铣削参数优化方法。根据工件的本构模型,对切削刃进行采样抽取,确定最小铣削力波动位置;引入材料失效准则计算材料失效应变系数,基于此,以加工时间最短、加工成本最低和加工能耗消耗最小为目标建立铣削参数优化模型,并采用改进遗传算法求解模型,通过迭代适应度值,输出最佳铣削参数;最后,采用对比实验的形式对所提方法的优化性能进行测试。测试结果表明应用所提方法对数控机床加工铣削参数进行优化后,能够有效缩短切削时间,提高加工效率。

为减小加工过程中变截面涡旋盘齿的变形,提高加工精度,需研究齿的变形规律。进行了铣削变截面涡旋盘第二段基圆外圈齿试验,研究了不同主轴转速、切削深度、切削宽度和每齿进给量对铣削力的影响;应用极差法分析各铣削参数对铣削力的影响规律,得到最优的铣削参数组合。利用ABAQUS软件进行仿真,分析了涡旋齿铣削过程中铣削力不变时齿在型线方向、高度方向的变形情况,以及不同齿壁厚和铣削力变化对齿变形的影响,得到了涡旋齿在铣削过程中的变形规律,并提出了预防措施。

通过多因素正交试验研究钛合金TA19最优的铣削参数,以降低加工试样表面粗糙度,提高钛合金加工精度和加工质量。采用响应曲面法,运用Design-Expert 8.0软件建立与钛合金TA19具有映射关系的表面粗糙度数学模型,研究了切削速度、切削深度、切削宽度、每齿进给量4个因素对加工试样表面粗糙度的影响规律。试验结果表明试样表面粗糙度随着切削速度的增大逐渐减小,随着每齿进给量、切削深度、切削宽度的增大逐渐增大;每齿进给量和切削深度对加工试样表面粗糙度的影响最大,切削深度和切削速度的交互作用对试样表面粗糙度的影响最为显著;最优的铣削参数为每齿进给量0.03 mm/z,切削速度133.39 m/min,切削深度0.37 mm,切削宽度1.88 mm。该研究为钛合金TA19铣削参数的优化选择提供一定的理论指导。

为采用较小的铣削加工用量,探究对45钢的铣削力的影响规律,采用基于曲面响应曲面法设计试验,建立了45钢铣削力预测模型,运用方差分析法检验模型,并研究了交互作用对铣削力的影响。试验结果表明每齿进给量f和轴向切深ap、每齿进给量f和径向切深ae的交互作用对铣削力Fx的影响较显著,建立的铣削力预测模型精确度较高,为实际的精细加工生产提供参考。

针对某深腔薄壁整体铝锻零件的金属去除量大、残余应力大、易变形、加工效率低、刀具磨损严重的问题,引入动态铣削方法,设计了装夹方案,应力被释放,得到最优铣削参数,节省了刀具成本,有效地控制了加工后零件的变形,极大提高了加工效率,解决了该工件的加工难题。

研究了高温合金GH4169铣削加工过程中刀具的振动特性。通过铣削加工单因素试验,用加速度传感器对振动信号进行测量,研究其变化规律。对比同一组参数下振动与切削力之间的关系,研究结果表明:在x方向上的振幅总体比y方向的振幅小,振动幅度随着切削速度的逐渐增加呈现先减小后增大的变化趋势;随着进给速度的增大,振动幅度逐渐减小;随着轴向切深的增加,振动幅度逐渐增大;当切削速度vc为40.09~206.49 m/min,进给速度vf为80 mm/min、轴向切深ap小于0.797 mm时,满足表面粗糙度Ra小于2.5μm的精度要求。研究结果为GH4169铣削参数的合理选择提供了参考依据。

以某柴油发动机缸体生产线的精基准定位面加工工序为研究对象,针对加工过程中存在的表面振痕明显、精度不足的问题,提出一种基于稳定域叶瓣图的加工中心铣削参数优化方法。分别进行了模态锤击实验和铣削力仿真实验,以获取加工中心的特征参数和铣削力系数,进而构建铣削稳定性叶瓣图,并实验验证了叶瓣图的准确性。在此基础上,以“金属去除效率”为评价指标,优化选取了加工中心铣削参数。该方法有助于提高加工系统的稳定性、加工质量和加工效率。

薄壁件结构形状复杂,外形协调性要求较高,零件外轮廓尺寸相对截面尺寸较大,加工余量较大,相对刚度低,加工工艺性差,不易控制加工精度。以铣削宽度、铣削深度、进给量、铣削速度为基本参数,设计了四因素四水平的正交实验方案,并且基于高速铣削加工技术和斯沃数控仿真软件对四因素四水平实验方案进行了仿真,探究了铣削参数对薄壁件加工表面质量的影响规律。仿真结果显示：铣削速度对零件的表面粗糙度影响最大,其次是铣削深度,再次是进给量,影响最小的是铣削宽度。

对淬硬碳素工具钢T10进行了高速铣削试验,研究了铣削速度、铣削深度、铣削宽度、进给速度对铣削力的影响。结果表明：铣削力随着铣削速度的增加先增大后减小;铣削力随着铣削深度的增大而增大,且变化明显;铣削力分别随着进给速度和铣削宽度的增大而增大,但变化不明显。

依据高速铣削表面粗糙度预测模型，建立了以提高加工效率为目标的优化模型，运用遗传算法对铣削参数进行了优化计算，得到了不同表面粗糙度要求下较优的铣削参数组合方案。应用优化的参数进行加工，表面加工质量得到了保证，同时效率也有所提高。