金屬切削過程優(yōu)化中多約束描述與應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代切削技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是高效、精密、智能和環(huán)保，因而對(duì)切削過程中的刀具與被加工工件材料都提出苛刻要求。刀具應(yīng)該滿足高效、高精度、高可靠性和專用化要求，而工件材料應(yīng)該滿足良好切削加工性和環(huán)保要求。隨著零件使用性能的日益提高，高性能工件材料應(yīng)用越發(fā)廣泛，零件結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，這就給切削過程優(yōu)化帶來挑戰(zhàn)。同時(shí)高性能切削的要求使得刀具和工件材料之間在某些方面產(chǎn)生矛盾，如工件材料較差的切削性能將導(dǎo)致刀具耐用度低和工件加工質(zhì)量與精度難以保證、薄壁結(jié)構(gòu)件

2、的加工變形對(duì)刀具和加工工藝要求苛刻等等，使得切削過程優(yōu)化越來越迫切。在切削過程優(yōu)化中，追求的目標(biāo)及影響切約束隨加工方式和加工條件不同而變化，切削過程呈現(xiàn)多目標(biāo)和多約束特點(diǎn)。針對(duì)這一問題，本文應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論，通過構(gòu)建多約束模型，開展一系列切削過程優(yōu)化研究，在高效專用刀具開發(fā)與應(yīng)用、高性能工件材料研制、高性能切削中毛刺主動(dòng)控制及薄壁構(gòu)件加工變形控制等方面取得創(chuàng)新性成果。主要工作如下： 1.首次對(duì)切削過程中的多約束描述方法進(jìn)行了詳細(xì)

3、分析，解決了如何針對(duì)不同的切削條件判斷約束對(duì)切削過程的影響程度的問題。創(chuàng)新性地利用灰色理論研究切削加工過程中約束描述，分析切削加工過程中多約束的作用機(jī)理，建立多約束分析模型。 2.首次將多約束描述和切削過程仿真建模以及標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的手段結(jié)合，研究多約束條件下實(shí)際加工過程中工藝和刀具設(shè)計(jì)可行性，構(gòu)造工藝參數(shù)和刀具參數(shù)的可行空間，提出工藝過程和刀具參數(shù)的優(yōu)化策略，為高性能切削提供指導(dǎo)； 3.通過對(duì)刀具設(shè)計(jì)進(jìn)行多約束描述，結(jié)合仿真

4、手段和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)手段，為刀具結(jié)構(gòu)、涂層以及切削參數(shù)提供優(yōu)化策略，并在淬硬模具鋼專用高效銑刀和不銹鋼專用高效鉆頭的設(shè)計(jì)開發(fā)中進(jìn)行了應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上推出了系列涂層模具鋼專用高效銑刀和系列不銹鋼專用高效鉆頭，并在市場(chǎng)上獲得成功。 4.對(duì)影響無鉛低碳硫系易切削鋼切削加工性的元素成分進(jìn)行多約束描述，研究了材料元素成分及其分布對(duì)切削過程的影響，提出有利于材料切削加工性改善的材料設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。該研究成果應(yīng)用于某大型鋼鐵企業(yè)，研制出具有良好切削性