基于表面粗糙度的cmp硬质合金刀片抛光参数与切削参数优化

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1、学校代码10530学号201510161661分类号TH161密级公开硕士学位论文基于表面粗糙度的CMP硬质合金刀片抛光参数与切削参数优化学位申请人文娟指导教师胡自化教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向数字化设计与制造二○一八年六月六日SurfacesRoughnessBasedOptimizationofBothPolishingParametersandCuttingParametersofChemical-MechanicalPolishedCarbideInsertsCandidateWenJuanSuperv

2、isorProf.HuZihuaCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJun.6th,2018湘潭大学硕士学位论文摘要摘要在金属切削过程中，工件表面粗糙度是衡量工件表面质量的重要指标之一。由于刀具(刀片)表面粗糙度直接影响着切削加工过程中刀具表面

3、与切屑接触面间的摩擦边界与切屑分离时表面层金属的塑性变形，最终影响工件表面粗糙度。而化学机械抛光(CMP)技术可以改善刀片表面粗糙度，从而改善工件表面粗糙度。因此，如何合理选择抛光参数制备合适刀片表面粗糙度的CMP硬质合金刀片，基于合适CMP硬质合金刀片又如何合理选择切削参数进行车削加工达到工件表面粗糙度要求的同时实现高效加工，成为目前亟待研究解决的瓶颈问题。主要研究工作如下：(1)CMP硬质合金刀片的制备。采用多工序CMP工艺流程抛光刀片前刀面完成CMP硬质合金刀片制备，为后续车削实验研究准备具有不同表面粗糙度的硬质合金刀片。(

4、2)难加工材料的工件表面粗糙度车削实验研究。以钛合金、镍基高温合金等典型难加工材料为对象，利用多工序CMP抛光制备的具有不同刀片表面粗糙度的CMP硬质合金刀片开展车削实验，探究刀片表面粗糙度、切削速度、切削深度、进给量四个工艺变量对工件表面粗糙度的影响，通过多元线性回归分析分别建立钛合金、镍基高温合金车削加工的表面粗糙度经验预测模型。(3)基于工件表面粗糙度的刀片表面粗糙度与切削参数优化。建立以刀片表面粗糙度与切削参数为优化变量，以车削效率最大化为目标函数，工件表面粗糙度为约束条件的优化模型，利用自适应变异优化粒子群算法迭代寻优获

5、得刀片表面粗糙度与切削参数四个工艺变量的优化组合。(4)基于刀片表面粗糙度的CMP抛光参数优化。通过第(1)步和课题组已积累的CMP硬质合金刀片抛光实验数据，利用遗传优化BP神经网络算法建立刀片表面粗糙度的预测模型；采用混合推理模型理论，开发CMP抛光工艺参数决策程序；以第(3)步优化的硬质合金刀片表面粗糙度为输入量，利用CMP抛光工艺参数决策程序获得CMP抛光参数优化组合；结合(3)得到基于工件表面粗糙度的CMP硬质合金刀片抛光参数与切削参数优化组合，最后通过CMP抛光实验、车削加工实验验证优化组合模型。综上，本文的研究为CMP

6、硬质合金刀片抛光参数决策和车削钛合金、镍基高温合金两种材料工艺参数优化提供了理论依据，同时为硬质合金刀片实现难加工材料高效加工提供了有效方案。关键词：CMP硬质合金刀片；预测模型；工艺参数优化；抛光参数决策I湘潭大学硕士学位论文AbstractAbstractInmetalcuttingprocess,thesurfaceroughnessoftheworkpieceisoneofkeyindexestoassessthesurfacequalityoftheworkpiece.Thesurfaceroughnessoftheto

7、ol(insert)directlyaffectstheplasticdeformationofthesurfacemetalduringtheseparationofthecuttingsurfacefromthecuttingsurfaceofthecuttingtoolandthechip,andultimatelyaffectsthesurfaceroughnessofthemachining.Therefore,howtoselectthepolishingparametersfortheCMPcementedcarbi

8、deinserttoobtaintheappropriatesurfaceroughnessoftheblade,andhowcantheCMPcementedcarbideinsertwithappropriatesurfaceroughness