PCD刀具斷屑槽參數(shù)仿生群算法優(yōu)化*

陳舜青，董小偉

(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海 201418)

0 引言

Ti6Al4V鈦合金抗疲勞、耐腐蝕、耐高溫、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為航天航空、船舶制造等工業(yè)領(lǐng)域的重要金屬材料之一[1-3]。但在鈦合金車削加工過程中，斷屑困難，刀屑易粘黏，容易產(chǎn)生積屑瘤等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工件表面質(zhì)量和刀具使用壽命[4-5]。聚晶金剛石(PCD)刀具高硬度、耐磨損、良好的高溫性能能夠有效緩解車削Ti6Al4V鈦合金時(shí)遇到的難題，配合斷屑槽的使用，可以充分改善斷屑效果，增強(qiáng)車削Ti6Al4V鈦合金的斷屑性能，提高工件質(zhì)量和加工效率[6-7]。WU等[8]提出了一種可調(diào)斷屑槽的設(shè)計(jì)方法，擴(kuò)大了PCD刀具切削參數(shù)的斷屑范圍。但在車削加工過程中使用斷屑器斷屑，會(huì)加劇切削振動(dòng)，影響刀具壽命和工件表面質(zhì)量，因此在PCD刀具上設(shè)置斷屑槽是最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)易的切屑控制方式[9]。CASCON等[10]提出利用有限元建模的方式設(shè)計(jì)PCD刀具斷屑槽，并運(yùn)用激光加工技術(shù)產(chǎn)生斷屑槽，通過試驗(yàn)與不含斷屑槽的刀片相對(duì)比，得到斷屑槽刀片能夠有效提高斷屑能力以及工件表面質(zhì)量。LIAO等[11]利用有限元軟件建立二維仿真模型，對(duì)Fe-Cr-Ni不銹鋼精加工中的斷屑槽進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化后斷屑槽的斷屑效果。KUO等[12]研究了不同斷屑槽車削刀片的斷屑能力，并且通過田口法和響應(yīng)面法建立了斷屑槽和切削條件對(duì)切削折斷性能影響的預(yù)測(cè)模型。

本文基于Abaqus模擬仿真軟件建立PCD斷屑槽刀具車削Ti6Al4V鈦合金的仿真模型，利用響應(yīng)面法研究PCD刀具斷屑槽參數(shù)(前角α、棱帶長(zhǎng)度L、曲率半徑R)對(duì)切削力、刀尖溫度以及工件表面殘余應(yīng)力的影響，并建立PCD刀具斷屑槽參數(shù)對(duì)切削性能的二次多項(xiàng)式回歸模型。……