数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究.pdf

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1、数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究口陆宇鹏口刘晓志西北工业大学航空学院西安710072摘要：钛合金具有无磁性、抗腐蚀性好、热强度高、质量轻等优点，在航空航天领域中占有很重要的地位。但是其硬度高、弹性模量低、导热性差等特点使其铣削加工质量差、效率低。针对钛合金TC18的加工过程，以表面粗糙度和材料去除率为目标函数，利用改进遗传算法对钛合金TC18铣削参数进行优化，得到合适的铣削参数，使加工质量和效率处于最佳平衡关系。关键词：表面粗糙度材料去除率铣削参数优化加工质量加工效率中图分类号：TH161；TG547文献标识码：A

2、文章编号：1000—4998(2010)08—0055—02钛合金被称为继铁、铝之后的第三金属材料，在航法收敛性差，本文以标准遗传算法为基础，加入了最优空航天、核工业、石油512业等领域被广泛地使用。但是保存和控制参数自适应策略，改善了算法后期的收敛其硬度高、弹性模量低、导热性差等特点使铣削加工质速度。量差、效率低。1切削参数优化数学模型针对钛合金等难加工材料的铣削加512，我国并没有统一的可供参考的铣削参数数据。而高速切削技术1．1模型设计变量在我国的发展还不成熟，尤其是在大型国有企业中，应参照文献【1]，由于航空航天零

3、部件的特殊性，一用并不广泛。通过试切可以得到合适的切削参数，但是般轴向切深与径向切深不作为设计变量，因此选择主并不能证明切削参数组合是最优的。某企业因切削参轴转速n和进给量．厂作为优化模型的设计变量，分别数选择不合理，达不到加工质量的要求，采用人_q2打磨i己为、：。的方法提高加工质量，不仅造成了人力、物力的浪费，1．2目标函数而且大大降低了数控加工的效率，直接影响了企业的优化切削参数，是为了在保证加工质量的前提下，效益。提高加工效率。表面粗糙度是衡量表面质量的一个重运用现代切削理论、数学建模与优化算法是切削要指标。而材料

4、去除率常用来作为衡量加工效率的标参数选择的一个重要方向。在加工之前建立表面粗糙准。因此，提出了以表面粗糙度总和材料去除率p作度预测模型，对加工质量进行控制和预测，可以缩短产为目标函数，参考文献【2】表面粗糙度预测模型，即：表品的生产周期，提高加工质量。但是，加工效率也是企面粗糙度尺：业关心的问题之一。选择一组既能保证加工质量，又能R=0．7298r上p。。0。一。。。n一。躺f。(1)提高加工效率的切削参数组合，具有重要意义。f=，(2)遗传算法(GA)是一种基于自然选择原理和自然式(1)可转化为：遗传机制的搜索寻优算法，

5、具有隐含并行性、广泛的适R=0．72980p0。。r上一n。。ln2。(3)应性和全局寻优能力强的特点，对处理组合优化问题材料去除率p：p=口×r上pXl×2(4)比较有效。因此，用遗传算法解决切削参数优化问题，式(1)、(2)中：。为铣削深度；为铣削宽度。能够获得比较合理的切削参数组合。但是标准遗传算多目标函数为：收稿日期五010年3月一～、()=R()／+1／[zQ()](5)温度研究[J】．机械科学与技术，2006，25(7)：329—332．技术[J】．航空制造技术，2007(7)：46—48．[2】安庆龙，傅玉灿

6、，徐九华，等．低温气动喷雾射流冲击冷却[4]韩荣第，张悦．采用气体射流冷却润滑绿色切削技术的研技术在钛合金磨削中的应用[J】．中国机械工程，2006，17究进展[J】．工具技术，2006，40(1)．(11)：1117—112O．△[3】何宁，李亮，赵威，等．难加工材料高性能加工的冷却润滑(编辑凌云)童堂篁!竺塑20l0／8国I式(5)中：，、60为单目标函数的权值。3优化结果假设R是以表面粗糙度为单目标优化时极小取0p=2．51Tim，Ⅱ=0．41Tim。优化结果见表1。值，1／9是以材料去除率为单目标优化时的极小值。令

7、1=R，∞2=1／Q。表1切削参数优化结果表1．3约束条件n／(r／rain)jr／(mm／r)Q值／(toni／rain)R值／“m以文献[2】的试验数据为参考，并根据本文研究实Q1175O．212460．5870际情况，在试验数据范围内进行切削参数优化，因此约。1l650．0941090．2478束条件可简化为：Q+见1l800．172o00．4685600

8、250率和表面粗糙度为多目标进行切削参数优化。2改进遗传算法由表1中不同目标下9值和尺值对比分析可知，标准遗传算法收敛速度慢，因此需要对遗传算法相对于单目标优化，对切削参数进行多目标优化可使进行改进，即以遗传算法为基础，加入了控制参数自适表面粗糙度和材料去除率处于最佳平衡状态。在文献应性和最优保存策略。