导率低、高温条件下化学活性高等特性,在钻孔过程中易出现川口毛刺、刀具易磨损、切削力大以及孔表面粗糙等质量缺陷。其中,孔径表面粗糙是常见的质量缺陷,但其由于独特的抗腐蚀性、耐温、轻质、韧性好、原材料丰富等优点而被广泛用于航空航天、舰艇船舶、汽车、发动机%领域1。螺旋铁孔(Helical milling hole,HMH)作为一种新型精湛丁艺,广泛用于高端制造业,尤其对于钛合金等难加丁材料是一种丁艺利器,最早由TeNshrff教授在1994年提出,一般分为便捷式和自动HMH装置2。对于HMH切削技术,国外学者有较深人的研究:Whirmem等3对HMH技术进行了阐述并实证波音飞机上的应用;Ni等4基于HMH加工机理提出在动力学方面的研究;Denkena等5针对钛合金板材叠层结构研究了T.艺参数对切削力及孔径精度的影响规律;Fangmann等6通过大量实验,发现HMH技术对于传统切削具有切削力小、切削温度低及毛刺少等优点。国内江跃东等7对钛合金孔壁表面完整性的影响规律进行了研究;王丰超等8研究了 HMH 丁艺参数对于孔加丁质量的影响。针对参数优化问题,国内外较多学者采用单策略或单算法,如正交试验法'模拟退火算法9、遗传算法1(]\粒子群优化算法_11_进行了深人研究;但也有学者采用多种组合改进算法,如Chen等f将H00KE-JEEVES模式搜索与模拟退火算法进行了结合。Saravanan等13采用模拟退火算法和遗传算法对切削用量进行研究;谢书童等14采用基因修复与惩罚函数两种策略解决车削参数优化问题。此外,在切削参数优化方面也有新研究,如Yan等15首次将切削能耗考虑在内,利用灰色关联分析和曲面响应法对其进行寻优。作者针对难加工材料钛合金HMH切削参数优化问题,采用帕累托遗传算法和正交试验法两种策略解决切削参数优化问题,首先在分析螺旋铣切削原理的基础上提出优化目标,建立参数优化数学模型;其次用帕累托遗传算法求解该模型,获得一组优化解集,在此基础上运用正交试验法检验优化模型预测精度,最后对钛合金切削加丁实证研究,验证遗传算法优化解集的严谨性和正确性,进而分析切削参数对孔表面质量的影响,最终确定切削参数优化结果并通过实证分析获得了验证,为满足航天丁业对钛合金结构件装配孔的质量控制提供了数据依据。
面向难加工材料钛合金的螺旋铣孔切削参数优化