基于Box—Behnken方法的GH4169铣削力试验研究.pdf

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1、基于Box—Behnken方法的GH4169铣削力试验研究口刘维伟口朱昆口单晨伟口杨振朝口杨帅口李锋西jE工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室西安710072摘要：为优化GH4169高温合金铣削参数，采用Box—Behnken响应曲面法设计实验．建立了GH4169的切削力二阶响应曲面法模型。利用方差分析法，对预测模型和模型系数进行了显著性验证，对切削参数影响铣削力的线性项、交互项的显著性进行了比较，并分析了各切削参数的影响规律。试验结果表明：采用Box—Behnken响应曲面法所建立的铣削力预测模型回归显著，置

2、信度高；预测模型中的交互项对铣削力有显著的影响。关键词：高温合金响应曲面法Box—Behnken切削力切削参数中图分类号：TH123：TG501文献标识码：A文章编号：1000—4998f2011)08—0088—05高温合金是2O世纪40年代发展起来的一种新型测模型。研究了铣削参数及交互项对铣削力的影响规航空金属材料．可在600-1100oC的氧化和燃气腐蚀条律，为GH4169优化选择铣削参数、提高生产效率和加件下，承受复杂应力．能长期可靠的工作。GH4169属512质量提供试验依据。于镍基高温合金．因其高温性能优

3、良．能在高温氧化和1GH4169铣削试验燃气腐蚀条件下，承受较大的应力而长期使用，因此，在航空发动机、火箭发动机的制造中经常使用。镍基高1．1BOX-Behnken响应曲面法温合金是最难加工的材料之一。在切削加工时，加工硬响应曲面法rResponseSurfaceMethodology，化现象严重，切削力大，切削温度高，刀具磨损严重，塑RSM)，也称为回归设计，它结合数学、统计学原理以及性变形大，粘刀现象严重．加工表面质量和精度不易保试验设计技术。探讨影响因子与响应输出之间的数学证_1-4]。关系。其目的是寻找优化区

4、域，建立优化区域的模型，近年来，国外学者从切削性能、刀具性能、表面完从而找到响应的优化值。确定参数最佳水平范围⋯]。响整性等方面对GH4169切削过程进行了大量研究。应曲面法的具体设计方法很多，其中最常用的方法是Devillez、Pawade、Nalbant等[5-8通过研究不同刀具切中心复合设计和B0x—Behnken设计。削GH4169时的切削力．发现切削深度和进给率对切一个包含响应y()的过程或系统，该响应依赖于削力具有显著影响，在中低速条件下，切削力随切削输入因子，：，⋯，。，如果响应与自变量之间存在线性速度

5、的增加而降低。Alauddin、Ezugwu等[93X~GH4l69函数关系，则近似函数是一阶模型：已加工表面完整性进行了研究。近年来，国内对高温P()+∑触+合金切削技术的研究刚刚展开，西安飞机工业集团=1对GH4169材料进行车削试验，分析总结了高温合金式中：为常数项；屈为她的斜率或线性效应；8为误材料在车削加工中需要注意的问题。从这些已发表的差项。文献来看，针对GH4169的铣削力预测依然缺乏系统对响应Y()和输入。，：，⋯之间关系的研究称的研究工作。在铣削过程中．铣削力对已加工表面的为响应曲面研究。二阶响应曲

6、面模型考虑了交互效应应力及温度具有重要影响。如果铣削参数选择不当，和二次效应．可表达为：则加工表面质量较差，从而影响加工性能。因此，对PPPP)，()8l0+∑卢∑∑卢+∑卢2+(2)GH4169高温合金铣削过程中铣削力进行研究具有重i=1i=1』=1，i

7、y(x)1l23412XlX2-[-~l1314~IX432．4x2x44llXl2223342+(3)国家重大科技专项(编号：2OO9zx04014—053)西北工业大学研究生创新实验中心项目(编号：10019)1．2试验条件及过程收稿日期：2011年1月试验材料为GH4169镍基高温合金，试件尺寸为2011／8机械制造49卷第564期118minx35minx31mm。采用J0HNF0RDVMC-850表1试验自变量因素编码及水平三坐标立式数控铣床，机床功率为22kW，主轴转速为输编码水平入参数0～8000r／m

8、in。根据机床和试件材料，采用K40整体硬-1O+1质合金平底刀，直径12ITlm，4齿，前角6。，后角10。，lV。／(m／min)9．4228．2647．10螺旋角35。。铣削方式为顺铣，冷却方式为乳化液。铣2／(mm／z)0．02O．O6O．13／mm0．150．450．75削力测量系统由Kistler9255B测力仪、Kistler50