【摘 要】
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复合材料SiCp/Al因其可设计性在航空航天领域得到广泛应用,常用于制作航空航天传感器支架等,属典型的难加工材料,加工时刀具磨损较快。使用镶齿刀进行加工时,每齿的磨损程度不尽一致,因而每个刀齿受到的切削力不同,导致加工过程不稳定。因此,为有效提高加工效率和加工表面质量,对不同工艺参数下的加工过程中每齿的磨损状态监测亟待研究。因此本文主要从磨损刀具切削力模型、不同齿磨损状态监测和加工参数优选等方面开
【基金项目】
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中国船舶重工集团有限公司项目 弱刚性机载吊舱内环架切削动力学模型及智能化误差补偿 2021-2023;
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复合材料SiCp/Al因其可设计性在航空航天领域得到广泛应用,常用于制作航空航天传感器支架等,属典型的难加工材料,加工时刀具磨损较快。使用镶齿刀进行加工时,每齿的磨损程度不尽一致,因而每个刀齿受到的切削力不同,导致加工过程不稳定。因此,为有效提高加工效率和加工表面质量,对不同工艺参数下的加工过程中每齿的磨损状态监测亟待研究。因此本文主要从磨损刀具切削力模型、不同齿磨损状态监测和加工参数优选等方面开展工作。主要内容如下:(1)完成了考虑刀具跳动的铣削力建模。依据斜角切削模型,建立了40vol.SiCp/6092Al理想状态下的铣削力模型;考虑铣削过程中的刀具偏心及瞬时未变形切厚,采用遗传算法求解获取刀具跳动参数,构建了考虑刀具跳动的铣削力模型。实验结果表明,两次装夹下的切削力预测的标准误差分别下降了20.41%和72.33%。(2)完成了考虑不同刀齿非均匀磨损的铣削力模型。绘制出PCD刀具铣削该材料时每齿的寿命曲线;基于不同磨损程度对瞬时未变形切厚的影响,得到了考虑不同齿磨损程度的切削力模型,三组实验下切削力预测的标准误差与力幅值的比值在15%以内,验证了该模型的有效性。(3)完成了考虑不同齿磨损程度的刀具磨损预测模型。采用双向长短时记忆网络来预测刀齿的磨损程度,将不同磨损程度的刀齿组合进行切削试验,采集切削力数据,将工艺信息进行规范化编码;以实测的VB值和预测的VB值的均方误差作为损失函数,测试集中两齿磨损值的均方误差为3.2μm,其中测试集中误差小于5μm的样本比例为80.83%;将切削刃钝圆半径参数加入输入特征分析误差来源。(4)完成了刀具不同磨损程度和加工参数对加工表面粗糙度影响的研究。采用整体刀研究切削线速度、每齿进给量、轴向切深和刀具磨损程度对加工表面质量的影响规律,给出了最优加工参数范围。
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