毕业设计（论文）-基于刀具寿命的高速切削参数优化研究

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1、摘要高速切削加工是近几十年来迅速发展起来的先进制造技术，以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征，具有综合效益好、对市场响应速度快的能力。而切削参数的优化选择是高速加工工艺研究中的重要内容，对高速加工技术的发展和应用有着重要的意义。切削参数的选择直接影响到产品的质量、生产率、加工成本等。实际加工中影响切削参数的因素较多并且相互制约，因而确定最佳的加工参数较为困难。本文将灰色关联分析和模糊控制运用于加工参数优化选择，进而得到最优的加工参数组合。针对不同的加工参数组合，实施了高速切削实验，获得了刀具磨损

2、的数据。通过对实验数据进行灰色关联分析和模糊控制分析，明确了切削速度、进给量、轴向切削深度和径向切削深度等切削参数对刀具寿命和材料去除率的影响规律。最后通过试验验证，使用本论文提出的方法得到的切削参数的优化组合，高速侧铣加工的性能特性刀具寿命和金属材料的去除率同时得到了改善。经优化的切削参数与最初的切削参数相比，刀具寿命和材料去除率分别提高了。关键词：高速加工，切削参数，材料去除率，刀具寿命，灰色关联，模糊控制目录第一章　绪论51.1高速切削技术的简介51.1.1高速切削的特点 51.1.2高速加工的关键

3、技术 61.2高速切削技术的研究概况61.2.1国外高速切削技术研究概况61.2.2国内高速切削技术的研究状况71.3课题的研究内容及其研究现状 81.3.1课题的研究意义91.3.2课题的研究现状 91.3.3课题的研究内容 91.4论文架构 9第二章　高速加工试验设计102.1刀具磨损理论基础 102.1.1刀具磨损的概念与磨损的形式 102.1.2刀具磨损的形成机理 102.1.3影响刀具磨损的因素112.1.4刀具的磨损过程 122.1.5刀具磨损量的测量 132.2材料的去除率 132.3试验设

4、计基础 132.4高速加工试验设计142.4.1试验设计思路142.4.2试验设备及材料  142.3.3试验设计 15第三章　灰色系统和模糊控制理论173.1灰色系统理论简介173.1.1　灰色系统的基本概念173.1.2　灰色系统的基本原理  183.1.3　灰色系统理论与传统数理统计相比的优点193.2模糊控制理论 203.2.1 模糊现象及模糊概念203.2.2　模糊控制的特点213.3几种不确定性方法的比较213.4灰色关联分析的操作223.4.1数据的归一化223.4.2灰色关联系数的计算23

5、3.5模糊逻辑233.5.1模糊集合的定义233.5.2.确定隶属函数的方法233.5.3常见隶属函数的图形 243.5.4模糊逻辑推理243.5.5解模糊判决 25第四章　切削参数优化264.1灰色关联分析264.2模糊控制  274.3切削参数的优化组合 294.4试验验证29第五章　结论与未来展望305.1结论305.2未来展望 30谢辞参考文献第一章绪论机械制造业是科学技术物化的基础,是高新技术产业化的载体,是国防建设的基础工业,也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的行业,是一个国家和地区工业

6、化水平的标志,在国民经济发展中有着非常重要的地位。进入21世纪，机械制造面临市场需求动态多变、产品更新周期短、品种规格多、批量少和可持续发展等特点。为了适应这一新变化，高速切削作为加工业中基础的综合性技术将发挥关键作用。高速加工所带来的高效率和高精度，正满足制造业不断发展的需要。高速切削加工自20世纪30年代提出以来，历经半个世纪的研究和探索，伴随着刀具材料和数控机床技术的进步，已经广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业中，用于加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料，取得重大的

7、经济和社会效益。高速切削是切削加工技术的发展方向，具有广阔的应用前景。[1]1.1高速切削技术的简介高速切削加工（highspeedmachining，简称HSM或highspeedcutting，简称HSC）和概念来源于德国CarlJ.Salomon博士在二十世纪二、三十年代的超高速模拟试验。1931年4月他发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削假设。萨洛蒙指出：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高。对于每一种工件材料，存在一个速度范围，在这个范围内，由于切削温度太高，任何刀具都

8、无法承受，切削加工不可能进行。但是，在这个切削范围以后，切削温度反而降低。同时，切削力也会大幅度下降。按照他的假设，在具有一定速度的高速区进行切削加工，会有比较低的切削温度和比较小的切削力，不仅有可能用现有的刀具进行超高速切削，从而大幅度地减少切削时间，成倍地提高可见度的生产率，而且还会给切削过程带来一系列的优良特性。自从萨洛蒙关于切削速度提高能使切削温度和切削力下降的研究公布之后，许多学者通过实验进一步验证了高速切削加工的优